Konzentrationsabhängigkeit des elektrochemischen Potentials, galvanische Elemente, Puffer

Aufgabe 1

galvanische Elemente

In einer Versuchsreihe untersucht man drei Redoxsysteme in drei Versuchen, indem man die Redoxsysteme  jeweils zu einem galvanischen Element zusammenstellt und dann die Spannung zwischen ihnen misst:

Dabei bildet jeweils die erste Halbzelle den + Pol.

a) Zeichnen Sie das    galvanische Element von Versuch 1  und beschriften Sie die Zeichnung.

b) Erläutern und begründen Sie, welche Reaktionen ablaufen, welche Reaktionen ablaufen, wenn man ein Metall in die wässrige Lösung seines Salzes taucht und wie die gemessene Spannung zustande kommt.

c) Welche Reaktionen laufen ab, wenn man beide Elektroden durch einen Draht verbindet? Begründen Sie!

d) Erläutern Sie die Funktion des Diaphragmas.

e) Interpretieren Sie die gemessenen  Spannungen zwischen den galvanischen Elementen und erstellen Sie so eine Ordnung.

f) Welche Reaktion läuft ab, wenn man Kupfer in eine Lösung mit Ag+ Ionen gibt?

Welche Reaktion läuft ab, wen man Gold in eine Lösung mit Cu2+ Ionen gibt? Begründen Sie.

Aufgabe 2

Konzentrationsabhängigkeit des elektrochemischen Potentials

Ein galvanisches Element ist aus einer Normalwasserstoffelektrode und einer Silberhalbzelle aufgebaut. Die Konzentration der Silberionen Ag+ wird dabei variiert. Man mißt die jeweilige Spannung zwischen den Elektroden. Hierbei bildet die Silberelektrode immer den positiven Pol.

Folgende Spannungen werden gemessen:

                                         c(Ag+)   (mol/l)                              U (V)

 Versuch 1                               1                                              0,81

 Versuch 2                                0.1                                          0,751

 Versuch 3                                0,01                                        0,692

 Versuch 4                                0,001                                      0,633

a)Zeichnen Sie den Versuchsaufbau.

b)Erläutern Sie die  potentialbildenden Vorgänge in der Wasserstoffelektrode.

c)Formulieren und begründen Sie die in den beiden Halbzellen ablaufenden Reaktionen, wenn man beide Elektroden mit einem Draht miteinander verbindet.

d)Begründen Sie  die Veränderung der Spannung mit abnehmender Konzentration der Silberionen. Formulieren und erläutern Sie die sich ergebende Gesetzmäßigkeit.

Aufgabe 3

Wirkungsweise von Puffern

50 ml einer Pufferlösung sind 0,02 mol/l an Ameisensäure (HCOOH) und 0,01 mol/l an Formiationen (HCOO-). Hierzu gibt man 5 ml  0,003 mol/l NaOH - Lösung.

50 ml einer zweiten Lösung haben den gleichen pH-Wert wie die Pufferlösung, sind jedoch ungepuffert. Hierzu gibt man ebenfalls  5 ml  0,003  mol/l NaOH - Lösung.

a) Berechnen Sie den pH-Wert des Puffers.

b) Beschreiben Sie  die Vorgänge, die ablaufen, wenn man zu diesem Puffer OH- - Ionen (NaOH) gibt und  stellen Sie  so Aufbau und Funktionsweise eines Puffers im Gegensatz zu einer ungepufferten Lösung  dar.

c) Berechnen Sie den pH-Wert des Puffers nach der Säurezugabe und den der ungepufferten Lösung ebenfalls nach der Säurezugabe.

d) Wie kann man mit dem oben angebenen System einen Puffer mit pH= 3,5 herstellen?

Normalpotentiale 

Säure- bzw. Basenkonstanten