Entropi og Gibbs fri energi for sølvioner og kobber

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

Sølvioner reagerer med kobber etter denne reaksjonsligningen:

2 A g^{+} (a q) + C u (s) \to C u^{2 +} (a q) + 2 A g (s)

Kalkulator

i. Bruk reaksjonsligningen til å vurdere om entropien øker eller minker. ii. Bruk data fra tabell 1 til å beregne entropiendringen når 2 mol $A g^{+}$ reagerer med 1 mol $Cu$ . Sammenlign svaret med vurderingen din i oppgave 6a-i.

Tabell 1: Termodynamiske data ved standardbetingelser

	$Δ H^{\circ}$ (kJ/mol)	$S$ (J/(mol · K))
$A g^{+} (a q)$	$105,6$	$72,7$
$A g (s)$	$0$	$42,6$
$C u^{2 +} (a q)$	$64,8$	$- 99,6$
$C u (s)$	$0$	$33,1$

Kalkulator

Bruk data fra tabell 1 og beregn endring i Gibbs fri energi for reaksjonen når 2 mol $A g^{+}$ reagerer med 1 mol $Cu$ . Oppgi svaret i kJ.

Gibbs fri energi kan også beregnes med denne formelen:

Δ G = - n \cdot F \cdot E^{\circ}

$n$ er stoffmengden elektroner
$F$ er Faradays konstant
$E^{\circ}$ er standard cellepotensial

Kalkulator

Bruk denne formelen til å beregne Gibbs fri energi.

Fasit

i) Entropien minker. ii) $Δ S = - 192,9 J / K$ , som stemmer med vurderingen.

$Δ G = - 88,9 k J$

$Δ G = - 88,8 k J$

LøsningsforslagKI-generert

På venstre side er det 2 mol oppløste ioner. På høyre side er det bare 1 mol oppløste ioner. Samtidig øker stoffmengden fast stoff fra 1 mol til 2 mol. Partiklene i fast stoff har mye mindre bevegelsesfrihet enn ioner i løsning. Entropien minker derfor.

ii) Vi bruker $Δ S = \sum S (produkter) - \sum S (reaktanter)$ med verdiene fra tabellen:

\begin{matrix} Δ S & = (S (C u^{2 +}) + 2 \cdot S (Ag)) - (2 \cdot S (A g^{+}) + S (Cu)) \\ = (- 99,6 + 2 \cdot 42,6) J / K - (2 \cdot 72,7 + 33,1) J / K \\ = - 14,4 J / K - 178,5 J / K \\ = - 192,9 J / K \end{matrix}

$Δ S$ er negativ. Det stemmer med vurderingen i i) om at entropien minker.

Først regner vi ut entalpiendringen:

\begin{matrix} Δ H & = (Δ H^{\circ} (C u^{2 +}) + 2 \cdot Δ H^{\circ} (Ag)) - (2 \cdot Δ H^{\circ} (A g^{+}) + Δ H^{\circ} (Cu)) \\ = (64,8 + 2 \cdot 0) k J - (2 \cdot 105,6 + 0) k J \\ = - 146,4 k J \end{matrix}

Standardbetingelser gir $T = 298 K$ . Vi gjør om $Δ S$ til kJ/K: $Δ S = - 0,1929 k J / K$ .

\begin{matrix} Δ G & = Δ H - T \cdot Δ S \\ = - 146,4 k J - 298 K \cdot (- 0,1929 k J / K) \\ = - 146,4 k J + 57,5 k J \\ = - 88,9 k J \end{matrix}

Halvreaksjonene med standard reduksjonspotensial fra vedlegget:

\begin{matrix} Katode: & 2 A g^{+} (a q) + 2 e^{-} \to 2 A g (s) E^{\circ} (A g^{+} / A g) = 0,80 V \\ Anode: & C u (s) \to C u^{2 +} (a q) + 2 e^{-} E^{\circ} (C u^{2 +} / C u) = 0,34 V \end{matrix}

Standard cellepotensial:

E^{\circ} = E^{\circ} (katode) - E^{\circ} (anode) = 0,80 V - 0,34 V = 0,46 V

Når 1 mol Cu reagerer med 2 mol $A g^{+}$ , overføres $n = 2,0 m o l$ elektroner. Med $F = 96 485 C / m o l$ og $1 C \cdot V = 1 J$ :

\begin{matrix} Δ G & = - n \cdot F \cdot E^{\circ} \\ = - 2,0 m o l \cdot 96 485 C / m o l \cdot 0,46 V \\ = - 88 766 J \\ = - 88,8 k J \end{matrix}

Svaret stemmer godt med b).

Sensorveiledning

i) 50 % for riktig vurdering [entropien minker].
ii) 50 % for riktig beregning [ $- 192,9 J / K$ ] og sammenligning.
Delvis uttelling: inntil 25 % for delvis riktig beregning.

100 % for riktig beregning [ $- 88,9 k J$ ]
Delvis uttelling:
Inntil 75 % for delvis riktig beregning og bruk av korrekt benevning.
Følgefeil fra 6a skal godtas.

100 % for riktig beregning [ $- 88,8 k J$ ]
Delvis uttelling:
50 % for beregning av riktig cellepotensial [ $0,46 V$ ]
25 % for elektronmengde [ $2,0 m o l$ ].

Vedlegg

Vedleggene i oppgavesettet til Kjemi 2 V2026. 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 V2026, del 2, oppgave 6
Del: Del 2, alle hjelpemidler — les om hjelpemidler
Hjelpemidler: Kalkulator
CAS
Graftegner og regneark
Lærebok, formelsamling og egne notater
Ikke åpent internett, kommunikasjon med andre eller kunstig intelligens.
Kategori: 2
Vanskegrad: 2
Temaer: Termodynamikk, Galvaniske celler

Entropi og Gibbs fri energi for sølvioner og kobber

Innstillinger

Utseende

Oppgaver og visning

Utskrift

Synkronisering

Sync på tvers av enheter

Entropi og Gibbs fri energi for sølvioner og kobber

Lov på eksamen

Kan den løses uten PC?

Forstå oppgaven med en KI

Tastatursnarveier

Navigasjon

I oppgave

Entropi og Gibbs fri energi for sølvioner og kobber

Entropi og Gibbs fri energi for sølvioner og kobber

Lov på eksamen

Kan den løses uten PC?

Temaer