3. Hapettumis- ja
pelkistymisreaktiot
Sovelluksia
Danielin pari
• Yksinkertaisin kemiallinen pari
• Kemiallinen reaktio tuottaa sähköenergiaa
• Kennokaavio:
(-) Zn(s) | ZnS...
• Kahden metallin välillä on jännite eli potentiaaliero, jota
kutustaan parin lähdejännitteeksi
• Mitataan tutkittavan met...
• Sinkki E=-0,76 V tarkoittaa, että sinkki epäjalompana
hapettuu helpommin kuin vety ja toimii siten sähköparin
negatiivis...
• Sähkövirta saa aikaa kemiallisen reaktion
1) Suolasulatteen elektrolyysi
• Elektrodit eivät osallistu reaktioon (passiiv...
2) Laimean suolaliuoksen elektrolyysi
• Elektrodit eivät osallistu reaktioon
• Mahdolliset reaktiot katodilla (-) :
K+ (aq...
• Mahdolliset reaktiot anodilla (-) :
2 H2O (l)  O2 (g) + 4H+ + 4 e2 Cl- (aq)  Cl2 (g) + 2 e-

Eh = -1,23 V
Ep = -1,36 V...
3) Väkevän suolaliuoksen elektrolyysi
• Elektrodit passiivisia
• Mahdolliset reaktiot katodilla (-):
Na+ (aq)+ e-  Na (s)...
• Mahdolliset reaktiot anodilla (+):
2 Cl- (aq)  Cl2 (g) + 2eEh = -1,36 V
2 H2O (l)  O2 (g) + 4H+ + 4eEh = -1,23 V

Anod...
4) Kun elektrodit osallistuvat reaktioon
• Elektrodit ovat jotakin metallia (aktiivinen elektrodi)
• Mahdolliset reaktiot ...
• Käytetään elektrolyyttisessä puhdistuksessa (raakakupari
anodiksi)
• Avaimen kuparointi (avain katodiksi)
• Tehtävät 47,...
Katodi (-) : Na+ + e-  Na
Anodi (+) : 2 Cl-  Cl2 + 2 e2 Na+ + 2 Cl-  2 Na + Cl2

• Natriumkloridisulatteen elektrolyysi...
• Yhdellä moolilla elektroneja on sähkömäärä F
F = yhden elektronin varaus · Avogadron vakio
= 1,60218 · 10-19 C · 6,022 ·...
1) Sulaa KF elektrolysoidaan 10,0 A:n virralla 2 tuntia.
Kuinka paljon (grammoina) tuotteita saadaan ?
2) Rautaesine, jonk...
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

Kpl 3

745 views

Published on

Published in: Education
0 Comments
1 Like
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
745
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
45
Actions
Shares
0
Downloads
6
Comments
0
Likes
1
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Kpl 3

  1. 1. 3. Hapettumis- ja pelkistymisreaktiot Sovelluksia
  2. 2. Danielin pari • Yksinkertaisin kemiallinen pari • Kemiallinen reaktio tuottaa sähköenergiaa • Kennokaavio: (-) Zn(s) | ZnSO4 (aq) || CuSO4 (aq) | Cu(s) (+) • Lasketaan parin lähdejännite: • Zn (s)  Zn2+ (aq) + 2eCu2+(aq) + 2e-  Cu (s) Zn (s) + Cu2+ (aq)  Zn2+ (aq) + Cu (s) Sähköparit Eh = +0,76 V Ep = +0,34 V E= +1,10 V
  3. 3. • Kahden metallin välillä on jännite eli potentiaaliero, jota kutustaan parin lähdejännitteeksi • Mitataan tutkittavan metallin ja normaalivetyelektrodin välinen jännite => normaalipotentiaali (MAOL s. • E:n arvo riippuu • Metallin laadusta • Liuoksen konsentraatiosta • Lämpötilasta • Negatiivinen E:n arvo tarkoittaa, että kyseinen metalli toimii vetyelektrodiin nähden negatiivisena kohtiona (hapettuminen)
  4. 4. • Sinkki E=-0,76 V tarkoittaa, että sinkki epäjalompana hapettuu helpommin kuin vety ja toimii siten sähköparin negatiivisena kohtiona • Kuparin E=+0,34 , koska vety epäjalompana hapettuu ja toimii negatiivisena kohtiona ja kupari pelkistyy ja toimii positiivisena kohtiona • Tehtävät 38, 39, 40, 41 Esimerkki 1
  5. 5. • Sähkövirta saa aikaa kemiallisen reaktion 1) Suolasulatteen elektrolyysi • Elektrodit eivät osallistu reaktioon (passiivinen elektrodi, esim. hiili tai platina) Katodi (-) : K+ (l) + e-  K(l) Anodi (+) : 2 Cl-  Cl2 + 2 e2 K+ + 2 Cl-  2 K + Cl2 Ep = -2,93 V Eh = -1,36 V E = -4,29 V => Vaatii tapahtuakseen yli 4,29 V:n jännitteen Tehtävä 44. Elektrolyysi
  6. 6. 2) Laimean suolaliuoksen elektrolyysi • Elektrodit eivät osallistu reaktioon • Mahdolliset reaktiot katodilla (-) : K+ (aq) + e-  K (s) 2 H2 O (l) + 2 e-  2 OH- (aq) + H2 (g) Ep = -2,93 V Ep = -0,83V => Katodilla muodostuu vetyä, koska veden E:n arvo on suurempi
  7. 7. • Mahdolliset reaktiot anodilla (-) : 2 H2O (l)  O2 (g) + 4H+ + 4 e2 Cl- (aq)  Cl2 (g) + 2 e- Eh = -1,23 V Ep = -1,36 V Anodilla syntyy happea, koska veden E:n arvo on suurempi • Kokonaisreaktio: 2 H2 O (l) + 2 e-  2 OH- (aq) + H2 (g) Ep = -0,83V 2 H2O (l)  O2 (g) + 4H+ + 4 eEh = -1,23 V 6 H2O (l)  2 H2 (g) + 4OH- (aq) + 4H+ + O2 (g) 2 4 H2O 2 H2 O (l)  2 H2 (g) + O2 (g)
  8. 8. 3) Väkevän suolaliuoksen elektrolyysi • Elektrodit passiivisia • Mahdolliset reaktiot katodilla (-): Na+ (aq)+ e-  Na (s) 2 H2O (l) + 2e-  H2 (g) + 2 OH- (aq) Ep = -2,71 V Ep= -0,83V => Katodilla syntyy vetyä, koska sen reaktion E on suurempi
  9. 9. • Mahdolliset reaktiot anodilla (+): 2 Cl- (aq)  Cl2 (g) + 2eEh = -1,36 V 2 H2O (l)  O2 (g) + 4H+ + 4eEh = -1,23 V Anodilla syntyy kloorikaasua, koska E:n arvo suurempi • Kokonaisreaktio: 2 H2O (l) + 2e-  H2 (g) + 2 OH- (aq) 2 Cl- (aq)  Cl2 (g) + 2e- Ep= -0,83V Eh = -1,36 V
  10. 10. 4) Kun elektrodit osallistuvat reaktioon • Elektrodit ovat jotakin metallia (aktiivinen elektrodi) • Mahdolliset reaktiot katodilla (-): Cu2+ (aq) + 2e-  Cu (s) Ep = +0,34 V 2 H2O (l) + 2e-  H2 (g) + 2 OH- (aq) Ep= -0,83V Katodilla syntyy kuparia • Mahdolliset reaktiot anodilla (+): Cu (s)  Cu2+ (aq) + 2e2 H2O (l)  O2 (g) + 4H+ + 4eSO42- (aq)  S2O82- (aq) + 2e=>anodilla kuparia liukenee Eh = -0,34V Eh = -1,23 V Eh = -2,01 V
  11. 11. • Käytetään elektrolyyttisessä puhdistuksessa (raakakupari anodiksi) • Avaimen kuparointi (avain katodiksi) • Tehtävät 47, 48
  12. 12. Katodi (-) : Na+ + e-  Na Anodi (+) : 2 Cl-  Cl2 + 2 e2 Na+ + 2 Cl-  2 Na + Cl2 • Natriumkloridisulatteen elektrolyysissä n(Na) = 2n (Cl2) • Kennon läpi kulkeva sähkömäärä: Q=I·t I = Elektrolyysissä käytettävä virta t = aika [Q] = As = C (Coulombi) Elektrolyysin kvantitatiivinen tarkastelu
  13. 13. • Yhdellä moolilla elektroneja on sähkömäärä F F = yhden elektronin varaus · Avogadron vakio = 1,60218 · 10-19 C · 6,022 · 1023 1/mol = 96485 C/mol = 96485 As/mol = Faradayn vakio • Elektronin mukanva kulkema sähkömäärä Q=n·z·F z= elektronien lukumäärä • Suljetussa virtapiirissä: Q==I·t=n·z·F
  14. 14. 1) Sulaa KF elektrolysoidaan 10,0 A:n virralla 2 tuntia. Kuinka paljon (grammoina) tuotteita saadaan ? 2) Rautaesine, jonka A = 1,5 dm2 peitetään 0,10 mm paksulla kromilla. Kuinka kauan elektrolyysi kestää, kun elektrolyyttinä käytetään Na2Cr2O7 – liuosta. Virrantiheys on 20A/dm2 ja virtahyötysuhde on 10%. Kromin tiheys on 7,14 g/cm3 Tehtäviä 51, 52, 53, 54 Esimerkit

×