1) Ogniwo elektrochemiczne (elektrochemiczny układ przetwarzający) realizuje reakcję chemiczną o równaniu Pb + Sn2+ = Pb2+ + Sn
a) Oblicz K, oraz standardową siłę elektromotoryczną ogniwa, jeśli ∆rG° = 1930 J/mol, a
2 +
b) Przy jakim zakresie stosunku aktywności jonów Pb
ogniwo elektrochemiczne jest ogniwem
a 2+
Sn
galwanicznym, a kiedy jest ogniwem elektrolitycznym (elektrolizerem) w temperaturze 298K, c) Podać schemat ogniwa oraz znaki elektrod w obu przypadkach wymienionych w podpunkcie b)
–
2) Ogniwo elektrochemiczne opisane jest schematem: Pt|H2(0,5bar) |H+(0,1M) ||I (0,01M) |AgI|Ag .
Standardowa siła elektromotoryczna tego ogniwa E0 = -0,15 V a temperatura T = 298 K.
a) napisz równanie reakcji ogniwa,
b) oblicz ∆rG° oraz K dla tej reakcji,
c) zakładając doskonałość roztworów i gazu oblicz ∆rG oraz siłę elektromotoryczną, określić typ ogniwa oraz podać znaki elektrod.
3) a) Napisać równanie Nernsta wyraŜające siłę elektromotoryczną ogniwa opisanego schematem: Pt | H2 | H+|| Pb2+, Pb4+ | Pt
b) Przyjąć Ŝe „lewe” półogniwo jest standardowym półogniwem wodorowym i podać wyraŜenie na siłę elektromotoryczną ogniwa. Ile wynosi potencjał półogniwa Pb2+, Pb4+ | Pt ?
4) Wyprowadzić wyraŜenia na potencjały podanych półogniw:
Półogniwa: Fe2+ | Fe ; Fe3+, Fe2+ | Pt; Cl- |AgCl | Ag; Cl- |Cl2 | Pt ; H+|H2 | Pt, OH- | Pb(OH)2 | Pb
5) Dla ogniwa galwanicznego zbudowanego z elektrody chlorowej i elektrody kalomelowej umieszczonych w jednym naczyniu zawierającym m.in. chlorki o aktywności 0,01, przy czym lotność chloru jest równa 1 bar. E0 –
–
Cl |Hg2Cl2|Hg = +0,27 V, E0Cl |Cl2|Pt = +1,36 V
a) sporządzić schematyczny rysunek ogniwa,
b) obliczyć potencjały półogniw w temperaturze 298 K,
g) wskazać anodę, katodę i zapisać elektrochemiczny schemat ogniwa,
d) podać i nazwać reakcje elektrodowe, oraz reakcję ogniwa,
e) obliczyć siłę elektromotoryczną ogniwa.
6) Oblicz średni współczynnik aktywności jonów w kwasie solnym o stęŜeniu 0,10 mol/kg jeśli zmierzone w temperaturze 298 K napięcie ogniwa galwanicznego o schemacie
Pt | H2 (1bar) | HCl (0,10 mol/kg) |Cl2 (1bar) | Pt w warunkach bezprądowych wynosi 1,493V.
Standardowy potencjał elektrody chlorowej wynosi +1,360 V. ZałoŜyć jednostkowe współczynniki lotności gazów.
7) Oblicz termodynamiczną stałą rozpuszczalności chlorku rtęci(I) w temperaturze 298K. Potencjał
standardowy elektrody Cl –|Hg
2
2Cl2|Hg wynosi +0,27 V a elektrody
+
Hg
| Hg wynosi +0,79V.
2
Wskazówka: najpierw przeliczyć potencjały na wartości entalpii swobodnych reakcji.
8) Jak zmieni się masa katody miedzianej, jeśli prowadzono elektrolizę wodnego roztworu siarczanu(VI) miedzi(II) prądem o gęstości 0,10 A/cm2 w ciągu 10 minut. Powierzchnia elektrody wynosiła 20 cm2 a wydajność prądowa reakcji redukcji miedzi wynosiła 80%. Masa molowa miedzi wynosi 63,55 g/mol
9) Podaj schemat ogniwa równania reakcji elektrodowych, wyraŜenia na potencjały elektrod na podstawie podanych rysunków ogniw elektrochemicznych (lub równań reakcji ogniwa).