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Guten Abend!
In ein U-Rohr wird in den einen Schenkel eine wässrige Eisenchlorid-Lösung und in den anderen Schenkel eine wässrige Bleichlorid-Lösung gefüllt; die Lösungen sind durch ein poröses Diaphragma voneinander getrennt. In die Eisensalz-Lösung taucht eine Eisen-Elektrode, in die Bleisalz-Lösung eine Blei-Elektrode. Mit einem Voltmeter wird die resultierende Spannung zwischen den beiden Elektroden unter verschiedenen Bedingungen gemessen.
Bedingung B: c([mm]PbCl_2[/mm]=c([mm]FeCl_2[/mm])=0,010 mol/L
Temperatur in Halbzelle 1=25 °C, in Halbzelle 2 variabel
[Dateianhang nicht öffentlich]
Erstellen Sie eine geeignete Grafik zu Messung B, ermitteln Sie die Funktionsgleichung und begründen Sie sie.
Die Graphik erstellen ist nicht schwer, die Steigung habe ich auch verstanden:
[mm]m=\bruch{\Delta T}{\Delta U}[/mm]
Aber wie kommt man mit Hilfe der Nernst-Gleichung auf
m=0,2 mV/K (273 + °C) + 0,22 V ??
Ich habe dann noch zwei grundlegende Fragen:
1. Wie berechnet man bei einer Elektrolysezelle die Spannung? Die Kathode hat dann ja das negativere Potenzial.
Ist dann U = E(Anode) - E (Kathode)?
2. Warum ist bei folgender Zelle ohne Elektrolyse keine Spannung messbar? Halbzelle 1: Salzsäure-Lösung (0,1 mol/L) mit Blei-Elektrode; Halbzelle 2: NaCl-Lösung (Konzentration muss erst errechnet werden) mit Graphit-Elektrode
Ich schreibe übermorgen Klausur und deshalb ist es mir total wichtig, dass ich diese Fragen noch beantwortet bekomme (leider nicht besonders viele Lösungsansätze ;) )
Liebe Grüße, Princess
Dateianhänge:
Anhang Nr. 1 (Typ: JPG) [nicht öffentlich]
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Hallo Princess,
> In ein U-Rohr wird in den einen Schenkel eine wässrige
> Eisenchlorid-Lösung und in den anderen Schenkel eine
> wässrige Bleichlorid-Lösung gefüllt; die Lösungen sind
> durch ein poröses Diaphragma voneinander getrennt. In die
> Eisensalz-Lösung taucht eine Eisen-Elektrode, in die
> Bleisalz-Lösung eine Blei-Elektrode. Mit einem Voltmeter
> wird die resultierende Spannung zwischen den beiden
> Elektroden unter verschiedenen Bedingungen gemessen.
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> Bedingung B: c([mm]PbCl_2[/mm]=c([mm]FeCl_2[/mm])=0,010 mol/L
> Temperatur in Halbzelle 1=25 °C, in Halbzelle 2 variabel
Hast Du zufälligerweise noch den pH in den beiden U-Rohrschenkeln parat? Das wäre hilfreich.
> [Dateianhang nicht öffentlich]
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> Erstellen Sie eine geeignete Grafik zu Messung B, ermitteln
> Sie die Funktionsgleichung und begründen Sie sie.
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> Die Graphik erstellen ist nicht schwer, die Steigung habe
> ich auch verstanden:
> [mm]m=\bruch{\Delta T}{\Delta U}[/mm]
Nein, es verhält sich umgekehrt. T ist die unabhängige Variable, U die abhängige Variable. Daher
[mm]m=\bruch{\Delta U}{\Delta T}[/mm]
> Aber wie kommt man mit Hilfe
> der Nernst-Gleichung auf
> m=0,2 mV/K (273 + °C) + 0,22 V ??
Nicht mit Hilfe der Nernst'schen Gleichung, sondern mit Hilfe einer Regressionsrechnung. Wenn Du durch deine Tabellenpunkte die Regressionsgerade legst (Temperatur in Kelvin), hat diese die Gleichung:
$f(T) = 0,2 mV/K * T + 221,4 mV$
Das kannst Du wahrscheinlich mit deinem Taschenrechner erledigen.
Was mich etwas stört ist der y-Achsenabschnitt von 0,22 V.
Wenn man es nämlich mit der Nernst'schen Gleichung
$E = [mm] E_{0} [/mm] + [mm] \bruch{R*T}{n*F}*ln\bruch{a(Ox.)}{a(Red.)}$
[/mm]
zu rechnen versucht, mit [mm] E_{0}(Fe/Fe^{2+}) [/mm] = -0,44 V und [mm] E_{0}(Pb/Pb^{2+}) [/mm] = -0,125 V (jweils für pH = 0), wobei die Eisenhalbzelle erhitzt wird, so kommt man zwar auf dieselbe Steigung von 0,2 mV/K aber auf einen y-Achsenabschnitt von ca. 0,311 V (bei 0°C).
> Ich habe dann noch zwei grundlegende Fragen:
> 1. Wie berechnet man bei einer Elektrolysezelle die
> Spannung? Die Kathode hat dann ja das negativere
> Potenzial.
> Ist dann U = E(Anode) - E (Kathode)?
Bei einer Elektrolysezelle ist die Spannung schlicht und ergreifend identisch mit der anliegenden Spannung des Netzgerätes bzw. der Batterie.
> 2. Warum ist bei folgender Zelle ohne Elektrolyse keine
> Spannung messbar? Halbzelle 1: Salzsäure-Lösung (0,1 mol/L)
> mit Blei-Elektrode; Halbzelle 2: NaCl-Lösung (Konzentration
> muss erst errechnet werden) mit Graphit-Elektrode
Die Bleielektrode überzieht sich sofort mit einem dichten schützendem Mantel aus schwerlöslichem Blei(II)chlorid, so dass kein weiteres Blei in Lösung gehen kann.
Selbst wenn Bleiionen in Lösung gehen würden (was sie nicht tun), käme man gemäß dem Löslichkeitsprodukt auf eine Bleikonzentration von 1,6 * [mm] 10^{-3} [/mm] mol/l, also auf eine Spannung der Bleihalbzelle von -0,2075 V. Diese niedrige Spannung könnte in der anderen Halbzelle keine elektrochemische Reaktion hervorrufen. Wer sollte auch dort reduziert werden?
> Ich schreibe übermorgen Klausur und deshalb ist es mir
> total wichtig, dass ich diese Fragen noch beantwortet
> bekomme (leider nicht besonders viele Lösungsansätze ;) )
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> Liebe Grüße, Princess
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(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 20:35 Mi 28.11.2007 | | Autor: | Princess17 |
Dankeschön für die schnelle Antwort!!
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