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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 17:13 Di 29.05.2007 | | Autor: | lars7 |
| Aufgabe | 3. Aus den Halbzellen Sn/Sn2+ und Ag/Ag+ soll eine elektrochemische Zelle
zusammengestellt werden
a) Zeichnen Sie eine Skizze der Versuchsapparatur, und beschriften
Sie diese. Geben Sie an, in welche Richtung bei Stromentnahme die
Elektronen fließen.
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3. b) Formulieren Sie die Elektrodenreaktionen mit Gleichungen, und
bezeichnen Sie die Elektrode, an der eine Oxidation erfolgt.
c) Welche Spannung ist bei 25°C zwischen den Halbzellen zu messen,
wenn die Salzlösung jeweils 1 mol/l des Elektrolyten enthalten?
d) Was wird sich ändern, wenn man die Zinnhalbzelle gegen eine
Goldhalbzelle austauscht?
e) Beschreiben Sie in Stichworten die Wirkungsweise eines Stromschlüssels.
4. Beim voll aufgeladenen Bleiakkumulator besteht eine Elektrode aus Blei,
die andere aus Bleidioxid; im entladenen Zustand sind beide Elektroden
mit weißem, schwerlöslichem Blei(II)-sulfat überzogen. Als Elektrolyt
dient eine 20%ige Schwefelsäure.
a) Stellen Sie die Gleichungen des Lade- bzw. Entladevorgangs mit
Oxidationszahlen auf.
b) Wie hoch muss die zum Laden des Akkumulators verwendete Mindestspannung
sein? (Benützen Sie zur Berechnung nur die Werte der
Spannungsreihe, und vernachlässigen Sie den Widerstand der Zelle.)
c) Beim Laden (das in der Praxis mit etwas höherer Spannung als der
Mindestspannung durchgeführt wird) beobachtet man nach einiger
Zeit eine Gasentwicklung an den Elektroden. Wie kommt sie zustande?
5. a) Beschreiben Sie mithilfe von Gleichungen die Vorgänge bei der Schmelzflusselektrolyse
von Aluminiumoxid.
b) Warum muss anstelle der Elektrolyse einer wässrigen Lösung des Aluminiumsalzes
dieses so energieaufwändige Verfahren durchgeführt werden?
6. In der Betriebsanleitung für einen Schiffsmotor ist zu lesen:
Das Motorbein aus Aluminium ist durch eine Opferanode aus Magnesium
gegen Korrosion geschützt.
a) Erklären Sie, was man unter Korrosion versteht.
b) Worauf beruht die Wirkung einer solchen Opferanode?
c) Bei Stahlschiffen werden als Schutzmaßnahme gegen Korrosion so genannte
Zinkmäuse (Opferanoden aus Zink) am Rumpf außen leitend angebracht.
Wäre dies auch bei dem Aluminiumbein des oben genannten Motors sinnvoll?
Begründung. |
Kann mir das irgendjemand beantworten der davon mehr Ahnung als ich selber habe?
Ich habe diese Frage in keinem Forum auf anderen Internetseiten gestellt
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(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 19:01 Di 29.05.2007 | | Autor: | lars7 |
Danke schön für deine schnelle Hilfe!
Weist du auch noch was bei der Aufgabe 5 und 6 ?
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Hallo lars,
zu 5 a)
Da [mm] Al_{2}O_{3} [/mm] einen sehr hohen Schmelzpunkt hat (2045°C), wird für die Schmezflusselektrolyse eine Lösung des Aluminiumoxids in Kryolith [mm] Na_{3}[AlF_{6}] [/mm] (Smp.: 1000°C) verwendet.
Das eutektische Gemisch aus 81,5 % [mm] Na_{3}[AlF_{6}] [/mm] und 18,5 % [mm] Al_{2}O_{3} [/mm] schmilzt bei 935°C.
[mm] Al_{2}O_{3} [/mm] <--> 2 [mm] Al^{3+} [/mm] + 3 [mm] O^{2-} [/mm] (Schmelzen)
2 [mm] Al^{3+} [/mm] + 6 [mm] e^{-} [/mm] --> 2 Al (Kathodenprozess)
3 [mm] O^{2-} [/mm] --> 1,5 [mm] O_{2} [/mm] + 6 [mm] e^{-} [/mm] (Anodenprozess)
Die theoretische Zersetzungsspannung beträgt 2,2 V. Praktisch muss aber zur Überwindung der Widerstände im Bade und in den Kohlenstoffelektroden eine Betriebsspannung von 4,5 - 5,0 V aufgewendet werden. Zur Schmelzflusselektrolyse werden Ströme von bis zu 30 000 A bei einer Stromdichte von 0,4 [mm] A/cm^{2} [/mm] aufgewandt.
Der anodisch gebildete Sauerstoff reagiert mit den Kohlenstoffelektroden unter Bildung von Kohlenmonoxid bzw. Kohlendioxid:
[mm] Al_{2}O_{3} [/mm] --> 2 Al + 1,5 [mm] O_{2} [/mm] ; [mm] \Delta [/mm] H = 1676,8 kJ
1,5 [mm] O_{2} [/mm] + 3 C --> 3 CO [mm] \Delta [/mm] H = - 331,6 kJ
---------------------------------------------------------
[mm] Al_{2}O_{3} [/mm] + 3 C --> 2 Al + 3 CO [mm] \Delta [/mm] H = 1345,2 kJ
zu 5 b)
Aus wässrigen Lösungen von Aluminiumsalzen kann Aluminium nicht elektrolytisch abgeschieden werden, da es ein unedles Metall ist (genausowenig wie die Alkalimetalle und Erdalkalimetalle).
Bei pH = 0 gelten folgende Normalpotentiale:
2 [mm] H^{+} [/mm] + 2 [mm] e^{-} [/mm] --> [mm] H_{2} [/mm] ; [mm] \varepsilon_{0} [/mm] = 0 V
[mm] Al^{3+} [/mm] + 3 [mm] e^{-} [/mm] --> Al ; [mm] \varepsilon_{0} [/mm] = + 1,676 V
Bei einer Elektrolyse wird das Element mit dem geringeren Normalpotential zuerst abgeschieden; also Wasserstoff anstelle von Aluminium.
zu 6 a)
Zur Korrosion siehe die Artikel von Prof. Blume:
![[]](/images/popup.gif) http://dc2.uni-bielefeld.de/dc2/wsu-teok/kap_056.htm
http://dc2.uni-bielefeld.de/dc2/auto/korrosio.htm
Al --> [mm] Al^{3+} [/mm] + 3 [mm] e^{-} [/mm] ; [mm] \varepsilon_{0} [/mm] = - 1,676 V
Mg --> [mm] Mg^{2+} [/mm] + 2 [mm] e^{-} [/mm] ; [mm] \varepsilon_{0} [/mm] = - 2,356 V
Magnesium ist unedler als Aluminium, korrodiert daher zuerst und überträgt im elektrischen Kontakt seine Elektronen auf das Aluminium, das dadurch vor Korrosion bewahrt wird.
(Was immer auch ein Motorbein sein soll.)
zu 6 b) Opferanode: siehe Prof. Blume
zu 6 c)
Fe --> [mm] Fe^{2+} [/mm] + 2 [mm] e^{-} [/mm] ; [mm] \varepsilon_{0} [/mm] = - 0,440 V
Zn --> [mm] Zn^{2+} [/mm] + 2 [mm] e^{-} [/mm] ; [mm] \varepsilon_{0} [/mm] = -0,7626 V
Zink ist unedler als Eisen (Stahl) und geht unter korrosiven Bedingungen zuerst als Opferanode in Lösung und überträgt dabei seine Elektronen auf das Eisen.
Zink kann gegenüber Aluminium nicht als Opferanode fungieren, da Aluminium unedler ist als Zink. Unter korrosiven Bedingungen und elektrischem Kontakt der beiden Metalle würde sich Aluminium zuerst auflösen und seine Elektronen auf das Zink übertragen.
LG, Martinius
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(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 13:28 Mi 30.05.2007 | | Autor: | lars7 |
Hallo Martinus du warst mir eine große Hilfe!
Ich hätte das im Alleinstudium nie erarbeitet.
Danke schön!
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