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| Aufgabe | Die Abhängigkeit der Oxoniumionenkonzentration von der Hydroxidionenkonzentration in einer wässrigen Lösung kann durch Spannungsmessung z.B. an dem Konzentrationselement
[mm]Pt/H_2/OH^-(c=0,1 mol/L)//H_3O^+(c=1 mol/L)/H_2/Pt[/mm] bestätigt werden.
Berechnen Sie dazu die Konzentration der [mm]H_3O^+[/mm]-Ionen in der alkalischen Lösung, wenn für das Element bei 25 °C eine Spannung von U=0,77 V gemessen wird. |
Hey an alle!
Ich komme bei dieser Aufgabe nicht wirklich weiter.
Aus dem Ionenprodukt des Wassers habe ich die Konzentration von [mm]H_3O^+[/mm] berechnet.
[mm]c(H_3O^+)=\bruch{10^{-14}M^2}{0,1M}=10^{-13}M[/mm]
Das wäre dann die Konzentration der Oxoniumionen in der alkalischen Lösung (richtig?).
Jetzt kann man die Potenziale der beiden Halbzellen berechnen, wobei mir die Redoxpaare nicht ganz klar sind.
Bei der ersten Halbzelle könnte es [mm]OH^-/O_2[/mm] und bei der zweiten [mm]H_3O^+/H_2O[/mm] sein. Stimmt das denn so?
Ich bekomme nicht wirklich den Zusammenhang zwischen den verschiedenen Rechnungen.
Kann mir bitte jemand helfen?
Liebe Grüße, Princess
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Hallo,
> Die Abhängigkeit der Oxoniumionenkonzentration von der
> Hydroxidionenkonzentration in einer wässrigen Lösung kann
> durch Spannungsmessung z.B. an dem Konzentrationselement
> [mm]Pt/H_2(p=1bar)/OH^-(c=0,1 mol/L)//H_3O^+(c=1 mol/L)/H_2(p=1bar)/Pt[/mm]
> bestätigt werden.
> Berechnen Sie dazu die Konzentration der [mm]H_3O^+[/mm]-Ionen in
> der alkalischen Lösung, wenn für das Element bei 25 °C eine
> Spannung von U=0,77 V gemessen wird.
> Hey an alle!
> Ich komme bei dieser Aufgabe nicht wirklich weiter.
> Aus dem Ionenprodukt des Wassers habe ich die
> Konzentration von [mm]H_3O^+[/mm] berechnet.
> [mm]c(H_3O^+)=\bruch{10^{-14}M^2}{0,1M}=10^{-13}M[/mm]
> Das wäre dann die Konzentration der Oxoniumionen in der
> alkalischen Lösung (richtig?).
Nur im ersten Fall. Du hast in der Aufgabe 2 Fälle beschrieben: 1.: Das Konzentrationselement, bestehend aus 2 Halbzellen, wovon die erste Halbzelle die Normalwasserstoffelektrode ist, die zweite Halbzelle hingegen eine alkalische Wasserstoffelektrode mit [mm] [H_{3}O^+] [/mm] = [mm] 10^{-13} [/mm] mol/l ist.
Im zweiten Fall hast Du bei deiner alkalischen Halbzelle eine unbekannte Hydroniumionenkonzentration, die Du aus der gegebenen Spannung berechnen sollst.
> Jetzt kann man die Potenziale der beiden Halbzellen
> berechnen, wobei mir die Redoxpaare nicht ganz klar sind.
> Bei der ersten Halbzelle könnte es [mm]OH^-/O_2[/mm] und bei der
> zweiten [mm]H_3O^+/H_2O[/mm] sein. Stimmt das denn so?
Die Redoxreaktion und die Redoxpaare sind in beiden Fällen gleich:
[mm] $H_{2} [/mm] + 2 [mm] H_{2}O \to [/mm] 2 [mm] H_{3}O^+ [/mm] + 2 e^-$
Das Redoxpaar ist in beiden Fällen H / [mm] H^{+} [/mm] . Es handelt sich bei beiden Halbzellen um eine Wasserstoff(normal)element
>
> Ich bekomme nicht wirklich den Zusammenhang zwischen den
> verschiedenen Rechnungen.
Für die Wasserstoffnormalelektrode ist nach obiger Reaktion
$E = [mm] E_0 [/mm] + [mm] \bruch{0,059V}{2}*lg\bruch{[H_{3}O^{+}]^2}{1} [/mm] = 0 V$
Für die alkalische Halbzelle unbekannter [mm] H_{3}O^{+}-Ionenkonzentration [/mm] gilt:
$E = [mm] E_0 [/mm] + [mm] \bruch{0,059V}{2}*lg\bruch{[H_{3}O^{+}]^2}{1} [/mm] = -0,77 V$
Die Spannung ist negativ, da hier an der elektrochemischen Anode (elektrischen Kathode)des Konzentrationselementes die Oxidation von Wasserstoff freiwillig abläuft [mm] ($\Delta G_{R}° [/mm] = n*F*E$ muss negativ sein).
Also
$0,059V [mm] *lg[H_{3}O^{+}] [/mm] = -0,77 V$
[mm] $lg[H_{3}O^{+}] [/mm] = -13,0508 $ ; (pH = 13)
[mm] $[H_{3}O^{+}] [/mm] = 8,895 * [mm] 10^{-14}mol/l$
[/mm]
LG, Martinius
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| Status: |
(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 20:37 Mi 28.11.2007 | | Autor: | Princess17 |
Und auch hier danke, dass du mir geantwortet hast! 
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