Elektrolyse einer 1N Schwefelsäure an verschiedenen Elektroden, Chlor-Alkali-Elektrolyse, Bleiakku, Faraday

Aufgabe 1

Elektrolyse einer 1N Schwefelsäure an verschiedenen Elektroden

Bei dem Ihnen demonstrierten Experiment werden folgende Chemikalien verwendet:

1N Schwefelsäure, Pt- Elektroden, Cu - Elektroden

Aufgaben

a)Fertigen Sie eine Zeichnung des Versuchsausbaus an und beschriften Sie die Zeichnung. Beschreiben Sie die Durchführung der Versuche und ihre Beobachtungen.

b)Zeichnen Sie die Strom/Spannungskurve für die durchgeführten Elektrolysen.

c)Erläutern Sie die Aussage der Strom/Spannungskurve und begründen Sie deren Verlauf für Versuch 1, indem sie genau die Vorgänge analysieren, die bei der Elektrolyse der Schwefelsäure an den Platinelektroden ablaufen.

d)Analysieren und interpretieren Sie Ergebnis und Verlauf der Strom/Spannungskurve für Versuch 2. Begründen Sie so die ablaufenden Elektrodenvorgänge.

Aufgabe 2

Chlor-Alkalielektrolyse

a)Skizzieren Sie die beiden für die Chlor-Alkalielektrolyse gängigen Verfahren und stellen Sie diese in ihren Vor- und Nachteilen dar.  Wozu benutzt man die Produkte, die bei diesen Elektrolysen gewonnen werden?

b)Diskutieren Sie für beide Verfahren die in Frage kommenden Elektrodenvorgänge und begründen Sie, welche tatsächlcih ablaufen.

Aufgabe 3

Faraday'sche Gesetze

a)1. Welche Ladung hat das Bleeion, wenn ein Strom von 0,5 A in 15 min aus einer Bleisalzlösung 0,4827g Blei abscheidet? (Pb 207,19 u)

b). Eine 1 mol/l CuCl2 Lösung wird 30 min bei einem Strom von 15 A elektrolysiert. 

Wieviel g Kupfer und wieviel g Chlor werden abgescheiden? (Cu 63,5 u,  Cl 35,5 u)

Aufgabe 4

Bleiakkumulator

a)Beschreiben Sie den Aufbau des Bleiakkus.

b)Erläutern Sie die potentialbildenden Vorgänge in dieser Spannungsquelle und begründen Sie so die Vorgänge bei Laden und Entladen des Akkumulators.

c)Berechnen Sie die Spannung des Bleiakkus aus folgenden Daten:  Lp(PbSO4) 0 10 -8

Eo (Pb/Pb2+)  -0,13 V, Eo (Pb2+/PbO2) +1,47 V

d)Begründen Sie die gute Spannungskonstanz des Bleiakkus und erklären Sie, wie man erkennen kann, ob der Akku geladen ist oder nicht.

Aufgabe 5

galvanische Elemente

Ein galvanisches Element ist aufgebaut aus einer Kupferhalbzelle (Standardbedingungen) und einer Sauerstoffhalbzelle, die den positiven Pol bildet. Die Zelle zeigt eine Spannung von 0,4 V.

a)Beschreiben und begründen Sie die Vorgänge, die zur Bildung des elektrochemischen Potentials führen. Welche Reaktionen laufen in dem Element ab?

b)Berechnen Sie den pH - Wert der Sauerstoffhalbzelle.­

Aufgabe 6

Redoxsysteme

Berechnen und begründen Sie kurz:

a)Wie groß darf der pH - Wert einer Lösung höchsten sein, damit Blei aus ihr Wasserstoff erzeugen kann? (C Pb2+  =  0,0001)

b)Wie groß muß der pH - Wert einer 0,1 mol/l Kaliumpermanganatlösung mit einem Anteil von 0,00001 mol/l Mn2+ sein, damit sie aus einer 0,5 mol/l NaCl - Lösung Chlor erzeugt?

Aufgabe 7

Potentiometrie

Zur Bestimmung der SO42- - Ionen einer Lösung baut man folgende Apparatur auf:

Lösung A besteht aus einer gesättigten Lösung von Silberchlorid (AgCl, Lp = 10 -10), in die eine Silberelektrode taucht.

Lösung B besteht aus 20 ml einer Sulfationenlösung unbekannter Konzentration, die hier bestimmt werden soll. In diese Lösung taucht eine Bleieelektrode. Das Löslichkeitsprodukt von PbSO4 beträgt 10 -8. Beide Lösungen sind durch einen Stromschlüssel miteinander verbunden. Man mißt die Spannung zwischen beiden Elektroden.

Zu Lösung B wird jetzt schrittweise 0,015 mol/l Pb(NO3)2 - Lösung gegeben. Man mißt die Spannung und trägt sie gegen die ml der zugegegebenen Bleinitratlösung auf.

Man erhält folgendes Diagramm:

a)Zeichnen Sie den Versuchsaufbau.

b)Beschreiben Sie die Aussage des Diagramms.

c)Erläutern Sie an dem hier vorgestellten Verfahren die Prinzipien der Potentiometrie und ihre besonderen Vorteile.

d)Begründen Sie den Verlauf des Graphen auch unter Bezugnahme Ihrer Erläuterungen in b) und c).

e)Bestimmen Sie die Konzentration der Sulfationen der Lösung.