Elektrochemie - maturitní otázka z chemie

Elektrochemie - maturitní otázka z chemie - 03-05-2015 by [email protected] - Otázky z biologie a chemie - http://biologie-chemie.cz

Elektrochemie - maturitní otázka z chemie by [email protected] - ?tvrtek, B?ezen 05, 2015 http://biologie-chemie.cz/elektrochemie-maturitni-otazka-z-chemie/

Otázka: Elektrochemie P?edm?t: Chemie P?idal(a): j.

Elektrochemie = v?dní disciplína zabývající se d?ji a rovnováhami v soustavách, ve kterých se vyskytují elektricky nabité ?ástice P?. soustav s el. nábojem Krystal kovu pono?ený do destilované vody Molekuly vody se svými zápornými póly nasm?rují ke kationt?m kovu, uvolní je z krystalové m?ížky, obklopí je a kolem nich vytvo?í „obal“ = HYDRATACE IONTU Výsledek: Povrch kovu se nabije záporn? nadbytkem el. a okolní roztok kladn? uvoln?nými kationty kovu => vzniknou dv? opa?n? elektricky nabité vrstvy = DVOJVRSTVA Mezi opa?n? nabitými vrstvami se vytvo?í el. nap?tí = POTENCIÁL E [E] = V

Kov pono?ený do roztoku své soli = POLO?LÁNEK Sou?asn? probíhá: a) Oxidace M0 – e- à M+ Atomy kovu odevzdávají el. a p?echázejí jako kationty do roztoku => povrch pono?eného kovu se tak nabíjí záporn? 1. b) Redukce M+ + e- à M0

page 1 / 6


Kationty kovu, které jsou v okolním roztoku ?erpají z povrchu pono?eného kovu elektrony a vylu?ují se z roztoku v podob? atom? => kov se tak nabíjí kladn?

Který z d?j? p?evládne, závisí na povaze kovu: 1. Polo?lánek ušlechtilého kovu (p?. Zn) P?evládne oxidace Zn – 2e- à zn2+ Povrch kovu se nabije záporn? a okolní roztok kladn? (hromadí se Zn2+) 2. Polo?lánek ušlechtilého kovu (p?. Cu) P?evládne redukce Cu2+ + 2e- à Cu0 Povrch kovu se nabije kladn?, okolní roztok záporn? (p?evžují SO42-)

Potenciál polo?lánku (elektrické dvojvrstvy) nelze zm??it p?ímo. Voltmetrem však m?žeme zm??it rozdíl potenciálu ?E mezi 2 polo?lánky Polo?lánky se musí vodiv? propojit:

a) Diafragma = polopropustná membrána

1. b) Solný m?stek = sklen?ná trubice napln?ná inertním roztokem Umožní p?enos náboje ale zamezí smísení roztok? Vodivým spojením dvou ?lánk? vznikne => ?LÁNEK (nejznám?jší – Daniell?v)

Abychom mohli porovnávat E jednotlivých kov? (a tím i jeho reaktivitu), musíme k pom??ování ?E používat stejnou (srovnávací) elektrodu = STANDARTVNÍ VODÍKOVÁ ELEKTRODA Její potenciál je stanoven E2H + 1H2 = OV ?E, který nam??íme mezi polo?lánkem kovu a standartní vodíkovou elektrodou = STANDARTNÍ POTENCIÁL KOVU E0 (uveden v tabulkách)

Na základ? vzr?stající hodnoty E0 jsou kovy se?azeny do tzv. Beketovovy ?ady = ELEKTROCHEMICKÁ ?ADA NAP?TÍ KOV?

?ím více vlevo, tím je kov reaktivn?jší (= snáze se oxiduje) => p?sobí jako siln?jší reduk?ní

page 2 / 6


?inidlo Každý kov je schopen vyt?snit z roztoku soli jakýkoli kov ležící od n?j napravo!!! P?. Fe + CuSO4 à FeSO4 + Cu

Neušlechtilé kovy V p?írod? p?evážn? ve slou?eninách Jsou reaktivní (= snadno se oxidují a tvo?í kationty) Jsou schopny vyt?snit vodík z roztok? kyselin – Zn + 2HCl à ZnCl2 + H2 Ušlechtilé kovy V p?írod? i neslou?ení = ryzí Nejsou schopné vyt?snit vodík z roztok? kyselin Reagují jen s kyselinami oxidujícími Výpo?et nap?tí ?lánku ?E Od vyšší hodnoty E0 polo?lánku ode?teme nižší hodnotu E0 2. polo?lánku ?E = E10-E20 (E10 > E20) Ur?ení sm?ru samovolného pr?b?hu chem. reakce Látka s nižším E0 se musí oxidovat a látka s vyšším E0 se musí redukovat Tento postup platí nejen pro kovy, ale pro jakoukoli redoxní soustavu Významné redoxní reakce V p?írod?: dýchání, fotosyntéza, ho?ení V metalurgii: výroba kov? Elektrolýza Galvanické ?lánky Elektrolýza = redoxní d?j probíhající na elektrodách p?i pr?chodu stejnosm?rného proudu elektrolytem (Elektrická EàChemická E) ELEKTROLYT = roztok nebo tavenina obsahující voln? pohyblivé ionty – vede el. proud (roztok NaCl) ELEKTROLYZÉR = za?ízení (nádoba) , ve kterém probíhá elektrolýza ELEKTRODA = vodi?, kterým do soustavy vstupuje nebo vystupuje el. proud (grafit)

page 3 / 6


1. ANODA = probíhá oxidace, kladn? nabitá p?itahuje anionty 2. KATODA = probíhá redukce, záporn? nabitá, p?itahuje kationty Pr?b?h elektrolýzy 1. V tavenin? NaCl Na+ ke katod?, Cl- k anod? K (-): redukce Na+ + e- à Na0 A (+): oxidace 2Cl- - 2e- àCl20

1. V roztoku NaCl (Na+, Cl-, H2O) K(-):redukce Voda má vyšší E0, proto se zredukuje 2H2O+2e- à H2 + 2OHZ?stává zde NaOH A(+):oxidace 2Cl- - 2e- àCl20 Využití : Výroba: NaOH, Cl z roztoku NaCl, H2 a O2 z vody, kov? z jejich tavenin ?išt?ní kov? a galvanické pokovování

Galvanický ?lánek = za?ízení, ve kterém vzniká el. proud díky probíhající redoxní reakci (Chemická E à Elektrická E) Soustava složená z elektrolytu a 2 r?zných elektrod mezi nimiž vzniká el. nap?tí (A(-):oxidace, K(+):redukce) Rozd?lení gal. ?lánk? 1. PRIMÁRNÍ Jsou zdrojem el. energie jen po ur?itou dobu ( nedají se znovu nabíjet = jsou znehodnoceny)

Daniell?v ?lánek Vodiv? propojený Zn a Cu polo?lánek

page 4 / 6


Zn ANODA(-): oxidace Zn0 – 2e- àZn2+ Cu KATODA(+): redukce Cu2+ + 2e- à Cu0 P?i vodivém propojení budou proudit el. z anody na katodu = el. proud ?E = 1,1 V

Suchý ?lánek – Leclanche?v Nejpoužívan?jší (tužková baterie) A(-) – Zn obal napln?ný pastou ze salmiaku: oxidace Zn0 – 2e- àZn2+ Reagují s elektrolytem NH4Cl za vzniku [Zn(NH3)2 Cl2] K(+) – grafitová ty?inka obalená burrelem: redukce 2MnO2+2e- à 2MnO(OH) Výsledná reakce: Zn+2NH4Cl+2MnO2 à [Zn(NH3)2 Cl2] + 2MnO(OH) ?E = 1,5 V Plochá baterie = spojení 3 suchých ?lánk? Rtu?ový ?lánek Delší životnost,elektrolytem roztok KOH, ?lánek má ocelový obal A(-) – lisovaný amalgamovaný zinkový prášek: oxidace Zn0 – 2e- àZnIIO K(+) – sm?s HgO s grafitem: redukce HgIIO + 2e- à Hg0 Výsledná reakce: Zn0 + HgIIO à HgO + ZnIIO ?E = 1,35 V

2. SEKUNDÁRNÍ=akumulátory Slouží opakovan? (dají se znovu nabít pomocí elektrolýzy) – el. energie se do nich dá ukládat

Olov?ný akumulátor Používaný jako autobaterie Nádoba s elektrolytem = 32% roztok H2SO4 A(-) deska pokrytá Pb: oxidace Pb0 – 2e- à PbII s H2SO4 vytvo?í PbSO4 a H2O K(+) – deska pokrytá PbO: redukce PbIV + 2e- à PbII

page 5 / 6


Po ?ase se PbO2 vy?erpá – reakce se zastaví – baterie je vybitá Nabíjení akumulátoru: Baterii p?ipojíme na zdroj stejnosm?rného el. proudu – redoxní reakce(elektrolýza) – odsraní zm?ny nastalé p?i vybíjení K(-):redukce PbII + 2e- àPb0 A(+): oxidace PbII – 2e- à PbIV obnovil se materiál elektrod a akumulátor je v p?vodním stavu => op?t slouží jako zdroj el. energie _______________________________________________ PDF generated by Kalin's PDF Creation Station

page 6 / 6 Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)

Elektrochemie - maturitní otázka z chemie

Recommend Documents