Elektrodyka

1) Ogniwo elektrochemiczne (elektrochemiczny układ przetwarzający) realizuje reakcję chemiczną o

równaniu Pb + Sn

2+

= Pb

2+

+ Sn, której Δ

r

G° = 1930 J/mol

a) Przy jakim zakresie stosunku aktywności jonów

+

+

2

2

Sn

Pb

a

a

ogniwo elektrochemiczne jest ogniwem

galwanicznym, a kiedy jest ogniwem elektrolitycznym (elektrolizerem) w temperaturze 298K,
b) Oblicz K,
c) Podać schemat ogniwa oraz znaki elektrod w obu przypadkach wymienionych w podpunkcie b)

2) Ogniwo elektrochemiczne opisane jest schematem: Pt|H

2

(0,5 bar) |H

+

(0,1M) ||I

–

(0,01 M) |AgI|Ag .

Standardowa siła elektromotoryczna tego ogniwa E

0

= -0,15 V a temperatura T = 298 K.

a) napisz równanie reakcji ogniwa,
b) oblicz siłę elektromotoryczną ogniwa zakładając doskonałość roztworów i gazu
c) oblicz Δ

r

G° oraz Δ

r

G

d) oblicz K
e) określić typ ogniwa elektrochemicznego oraz podać znaki elektrod.

3) a) Napisać równanie Nernsta wyrażające siłę elektromotoryczną ogniwa opisanego schematem:

Pt | H

2

| H

+

|| Pb

2+

, Pb

4+

| Pt

b) W jaki sposób upraszcza się te równanie, jeśli elektrodą lewą na schemacie jest standardowa
elektroda wodorowa?

4) Wyprowadzić wyrażenia na potencjały podanych półogniw:

Półogniwa: Fe

2+

| Fe

; Fe

3+

, Fe

2+

|

Pt; Cl

-

|AgCl | Ag; Cl

-

|Cl

2

| Pt

; H

+

|H

2

| Pt

5) Dla przedstawionego na rysunku ogniwa galwanicznego:

(rysunek ogniwa o schemacie Hg|Hg

2

Cl

2

|Cl

–

(0,01M) |Cl

2

(1 bar)|Pt)

a) obliczyć potencjały półogniw w temperaturze 298 K (na 2 sposoby),

E

0

Cl

–

|Hg

2

Cl

2

|Hg

= +0,27 V, E

0

Cl

–

|Cl

2

|Pt

= +1,36 V

b) wskazać anodę, katodę i zapisać schemat ogniwa galwanicznego zgodnie z obowiązującą
konwencją,
c) podać i nazwać reakcje elektrodowe, oraz reakcję ogniwa,
d) obliczyć siłę elektromotoryczną ogniwa.

6) Oblicz średni współczynnik aktywności jonów w kwasie solnym o stężeniu 0,10 mol/kg jeśli

zmierzone w temperaturze 298 K napięcie ogniwa galwanicznego o schemacie
Pt | H

2

(1bar)

| HCl (0,10 mol/kg) |Cl

2

(1bar) | Pt w warunkach bezprądowych wynosi 1,493V.

Standardowy potencjał elektrody chlorowej wynosi +1,360 V. Założyć jednostkową lotność
gazów.

7) Oblicz termodynamiczną stałą rozpuszczalności chlorku rtęci(I) w temperaturze 298K. Potencjał

standardowy elektrody Cl

–

|Hg

2

Cl

2

|Hg wynosi +0,27 V a elektrody

+

2
2

Hg | Hg wynosi +0,79V.

8) Jak zmieni się masa katody miedzianej, jeśli prowadzono elektrolizę wodnego roztworu

siarczanu(VI) miedzi(II) prądem o gęstości 0,10 A/cm

2

w ciągu 10 minut. Powierzchnia elektrody

wynosiła 20 cm

2

a wydajność prądowa reakcji redukcji miedzi wynosiła 80%. Masa molowa

miedzi wynosi 63,55

9) a) Obliczyć stałą równowagi reakcji o równaniu: Ce

4+

+ Fe

2+

= Ce

3+

+ Fe

3+

,

jeśli

0

/Fe

Fe

3

2

E

+

+

= +0,771 V i

0

/Ce

Ce

4

3

E

+

+

= +1,720 V

b) Prowadzono miareczkowanie potencjometryczne w temperaturze 298K wg omawianej w a)
reakcji. Obliczyć siłę elektromotoryczną ogniwa po dodaniu 10,0 ml roztworu zawierającego jony
Ce

4+

o stężeniu 0,10 M do 50,0 ml roztworu zawierającego jony Fe

2+

o stężeniu 0,10 M, SEM w

punkcie równoważnikowym i SEM po dodaniu 60,0 ml roztworu Ce

4+

.