Elektrolyse av sinksulfatløsning med grafittelektroder

Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.

Figur 1 viser elektrolyse av en sinksulfatløsning, $Z n S O_{4} (a q)$ .

Ved denne elektrolysen blir det dannet sink, Zn, og en fargeløs gass.

Figur 1: Elektrolysekar med sinksulfatløsning og to grafittelektroder A og B koblet til spenningskilde, med elektronstrøm mot elektrode A

Ved hvilken av elektrodene blir det dannet sink?

Ved den andre elektroden blir det dannet en fargeløs gass. Dette er enten hydrogengass eller oksygengass. Hvilken reaksjon finner sted her?

Hva er den minste teoretiske spenningen som må til for at elektrolysen i figur 1 skal finne sted?

Fasit

Ved elektrode A, som er katoden.
Vann oksideres til oksygengass ved elektrode B: $2 H_{2} O (l) \to O_{2} (g) + 4 H^{+} (a q) + 4 e^{-}$
$U = 1,99 V$

LøsningsforslagKI-generert

Elektronene går fra spenningskilden inn i elektrode A. Der tar sinkionene opp elektroner og blir redusert:

Z n^{2 +} (a q) + 2 e^{-} \to Z n (s)

Reduksjon skjer ved katoden. Sink dannes derfor ved elektrode A.

Ved elektrode B trekkes elektroner ut av løsningen. Her skjer altså en oksidasjon. Hydrogengass dannes ved reduksjon og kan ikke dannes her. Gassen er derfor oksygen.

Sulfationet kan ikke oksideres, fordi svovel allerede har sitt høyeste oksidasjonstall, $+ 6$ . Det er vann som oksideres:

2 H_{2} O (l) \to O_{2} (g) + 4 H^{+} (a q) + 4 e^{-}

Totalreaksjonen blir:

2 Z n^{2 +} (a q) + 2 H_{2} O (l) \to 2 Z n (s) + O_{2} (g) + 4 H^{+} (a q)

Vi bruker standard reduksjonspotensialer fra vedlegget:

$O_{2} + 4 H^{+} + 4 e^{-} \to 2 H_{2} O$ : $E^{\circ} = 1,23 V$
$Z n^{2 +} + 2 e^{-} \to Z n$ : $E^{\circ} = - 0,76 V$

Totalreaksjonen går ikke av seg selv. Cellepotensialet er

E^{\circ} (celle) = E^{\circ} (katode) - E^{\circ} (anode) = - 0,76 V - 1,23 V = - 1,99 V

Spenningskilden må minst oppveie dette. Den minste teoretiske spenningen er

U = 1,23 V - (- 0,76 V) = 1,99 V

Dette gjelder ved standardbetingelser. I praksis trengs en høyere spenning, blant annet på grunn av overspenning ved elektrodene.

Vedlegg

Vedleggene i oppgavesettet til Kjemi 2 V2021. De kunne brukes på hele eksamen, også del 1 (om hjelpemidlene).

Åpne på egen side: Tabeller og formler i kjemi

Oppgavedata

Hentet fra: Kjemi 2 V2021, del 1, oppgave 2b
Del: Del 1, uten hjelpemidler, med vedlegg — les om hjelpemidler
Hjelpemidler: Skrivesaker og linjal
Vedlegg i oppgavesettet
Ingen kalkulator eller digitale verktøy. Vedleggene i oppgavesettet kan brukes på begge deler.
Kategori: 2
Vanskegrad: 2
Temaer: Elektrolyse, Redoksreaksjoner, Spenningsrekka

Elektrolyse av sinksulfatløsning med grafittelektroder

Innstillinger

Utseende

Oppgaver og visning

Utskrift

Synkronisering

Sync på tvers av enheter

Elektrolyse av sinksulfatløsning med grafittelektroder

Lov på eksamen

Forstå oppgaven med en KI

Tastatursnarveier

Navigasjon

I oppgave

Elektrolyse av sinksulfatløsning med grafittelektroder

Elektrolyse av sinksulfatløsning med grafittelektroder

Lov på eksamen

Temaer