Galvanisk celle med aluminium og kobbersulfat

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

Figur 1 viser ei galvanisk celle med elektroder av aluminium og grafitt.

Figur 1: Galvanisk celle med aluminiumelektrode i AlCl₃(aq) og grafittelektrode i CuSO₄(aq), forbundet med voltmeter og saltbro

Skriv reaksjonsligningene til halvreaksjonene i den galvaniske cellen. Beregn cellespenningen.

Denne galvaniske cellen egner seg ikke til oppladning. Forklar hvorfor.

Fasit

Anode: $A l (s) \to A l^{3 +} (a q) + 3 e^{-}$ . Katode: $C u^{2 +} (a q) + 2 e^{-} \to C u (s)$ . $E^{\circ} (celle) = 2,00 V$

Ved oppladning reduseres vann ( $E^{\circ} = - 0,83 V$ ) lettere enn $A l^{3 +}$ ( $E^{\circ} = - 1,66 V$ ). Det dannes hydrogengass, og aluminium blir ikke dannet på nytt.

LøsningsforslagKI-generert

Vi bruker standard reduksjonspotensialer fra vedlegget:

\begin{matrix} A l^{3 +} + 3 e^{-} \to A l & E^{\circ} = - 1,66 V \\ C u^{2 +} + 2 e^{-} \to C u & E^{\circ} = 0,34 V \end{matrix}

$C u^{2 +}$ har høyest reduksjonspotensial og blir redusert. Aluminium blir oksidert. Grafittelektroden er inert og er bare et sted der elektronene overføres.

Anode (oksidasjon, negativ pol):

A l (s) \to A l^{3 +} (a q) + 3 e^{-}

Katode (reduksjon, positiv pol). Kobber felles ut på grafittelektroden:

C u^{2 +} (a q) + 2 e^{-} \to C u (s)

Totalreaksjon:

2 A l (s) + 3 C u^{2 +} (a q) \to 2 A l^{3 +} (a q) + 3 C u (s)

Cellespenningen ved standardbetingelser:

E^{\circ} (celle) = E^{\circ} (katode) - E^{\circ} (anode) = 0,34 V - (- 1,66 V) = 2,00 V

Vi antar standardbetingelser, siden konsentrasjonene ikke er oppgitt.

Oppladning er en elektrolyse. Vi kobler på en ytre spenning som driver reaksjonene motsatt vei. Da skulle $A l^{3 +}$ reduseres til aluminium på Al-elektroden, og kobber oksideres til $C u^{2 +}$ på grafittelektroden.

Ved elektrolyse reduseres det stoffet som har høyest reduksjonspotensial først. I $A l C l_{3} (a q)$ konkurrerer $A l^{3 +}$ med vann:

\begin{matrix} 2 H_{2} O + 2 e^{-} \to H_{2} + 2 O H^{-} & E^{\circ} = - 0,83 V \\ A l^{3 +} + 3 e^{-} \to A l & E^{\circ} = - 1,66 V \end{matrix}

Vann reduseres mye lettere enn $A l^{3 +}$ . På Al-elektroden dannes derfor hydrogengass i stedet for aluminium. Aluminiumet som ble brukt opp da cellen ga strøm, kommer ikke tilbake, og cellen kan ikke lades opp.

Aluminium kan ikke framstilles ved elektrolyse av en vannløsning. Det lages ved smelteelektrolyse.

Vedlegg

Vedleggene i oppgavesettet til Kjemi 2 H2023. 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 H2023, del 1, oppgave 5
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: Galvaniske celler, Spenningsrekka, Redoksreaksjoner

Galvanisk celle med aluminium og kobbersulfat

Innstillinger

Utseende

Oppgaver og visning

Utskrift

Synkronisering

Sync på tvers av enheter

Galvanisk celle med aluminium og kobbersulfat

Lov på eksamen

Forstå oppgaven med en KI

Tastatursnarveier

Navigasjon

I oppgave

Galvanisk celle med aluminium og kobbersulfat

Galvanisk celle med aluminium og kobbersulfat

Lov på eksamen

Temaer