Redoxpaares Fe3+/Fe2+ in die Spannungsreihe, Redoxreaktionen, galvanische Elemente

Aufgabe 1

Einordnung des Redoxpaares Fe3+/Fe2+ in die Spannungsreihe

Bei den Ihnen demonstrierten Versuchen werden folgende Chemikalien eingesetzt:

Lösungen mit Fe2+ Ionen (A), mit Fe3+ Ionen (B), Lösung von Br2 (C) (Bromwasser), Zinn - Granalien (Sn)

Außerdem werden folgende Nachweisreaktionen benutzt:

Fe2+              Berliner Blau mit K3Fe(CN)6 (Kaliumhexacyanoferrat)

Fe3+              blutrote Färbung der Lösung mit KSCN (Kaliumrhodanid)

Br-                 gelblicher Niederschlag von AgNO3 (Silbernitrat)

Sn2+             Leuchtprobe mit entleuchteter Brennerflamme

Versuch 1: Lösung A wird zu Lösung C gegeben.

Versuch 2: Lösung B und Sn werden zusammengegeben.

a) Beschreiben Sie die Durchführung der Versuche und Ihre Beobachtungen.

b)Analysieren Sie Ihre Beobachtungen und formulieren Sie daraus die abgelaufenen Redoxreaktionen mit Teilgleichungen.

c)Ordnen Sie die benutzten Redoxpaare nach ihrer Stärke einander zu und begründen Sie diese Zuordnung aus den Versuchen.

d)Begründen Sie, welchem Readoxpaar das positivste Potential zukommt.

Aufgabe2

Redoxreaktionen

Stellen Sie die Reaktionegleichungen der folgenden Reaktionen auf und begründen Sie, ob es sich dabei um eine Redoxreaktion handelt oder nicht.

Magnesium reagiert heftig mit Stickstoff zu Magnesiumnitrid (Mg3N2)

Calciumcarbonat reagiert mit Salzsäure unter Bildung von CO2 und Calciumchlorid.

Natriumhydroxid reagiert mit Salzsäure.

Kupferoxid CuO reagiert mit Bromwasserstoff.

Aufgabe 3

galvanische Elemente

Ein galvanisches Element ist aus folgenden Redoxsystemen aufgebaut: Cu/Cu2+//2Cl-/Cl2.

Dabei bildet die Chlorhalbzelle den positiven Pol.

a)Zeichne das beschriebene galvanische Element unter Standardbedingungen und beschrifte die Zeichnung.

b)Beschreibe und begründe die Vorgänge, die zur Bildung des elektrochemischen Potentials führen.. Beachte dabei besonders die Vorgänge in der Chlorhalbzelle.

c)Beschreibe und begründe, welche Vorgänge ablaufen, wenn beide Elektroden durch einen Draht verbunde sind. Welche Spannung liefert die Halbzelle?

d)Diskutieren Sie die Frage, wie sich die Spannung verändert, wenn man

-  die Konzentration der Kupferionen erhöht.

-  den Druck erhöht.

Aufgabe 4

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. Die KOnzentration der Silberionen sinkt, die der Hydroniumionen steigt, wenn man beide Elektroden durch einen Draht miteinander verbindet.

Folgende Tabelle wird aufgestellt:

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

                                                  1                                             0,81

                                                  0.1                                          0,751

                                                  0,01                                        0,692

                                                  0,001                                      0,633

a)Zeichen die Normalwasserstoffelektrode und erläutere die dort ablaufenden potentialbildenden Vorgänge.

b)Formuliere und begründe die in den beiden Halbzellen ablaufenden Reaktionen aus den Versuchesergebnissen.

c)Begründe die Veränderung der Spannung mit abnehmender Konzentraion der Silberionen.

d)Welche Beziehung besteht zwischen der Veränderung der Spannung und der Veränderung der Konzentration?