Redox-electrochemische cel

a)

1. Een elektrochemische cel heeft twee elektroden, die in een oplossing geplaatst zijn.

2. Lees goed om te ontdekken of er een membraan, zoutbrug of niets tussen de halfcellen aanwezig is.

3. Elektronen gaan altijd van min naar plus.

4. 

   Fe is de sterkste reductor, dit is dus de negatieve elektrode.

   Er is geen membraan nodig omdat in beide gevallen de elektrodes reageren, en die kunnen niet bij elkaar komen om direct te reageren (zonder dat de elektroden een omweg maken).

b)

1. Aan één elektrode vindt de halfreactie van de oxidator plaats, aan de andere de halfreactie van de reductor.

2. Zoek in Binas op welk van de aanwezige deeltjes de sterkste oxidator en reductor zijn.

3. RED:  Fe + 2 OH^–  → Fe(OH)₂ + 2 e^–

   OX:    Ni₂O₃ + H₂O + 2 H⁺ + 2 e^–  ⟶ 2 Ni(OH)₂ (maar in basisch milieu dus:)

   Ni₂O₃ + 3 H₂O + 2 e^–  ⟶ 2 Ni(OH)₂ + 2 OH^–

c)

1. Het zwavelzuur reageert met de kaliumhydroxide oplossing (het elektrolyt).

2. Zoek in Binas op welk van de aanwezige deeltjes de sterkste oxidator en reductor zijn.

3. Ja, H⁺ reageert met OH^– tot watermoleculen. De stroomlevering zal dus anders zijn.

a)

1. Daar waar de reductor reageert is de negatieve elektrode bij stroomlevering.

2. Bij elektrode A reageert glucose, dit is de reductor. Waar de reductor reageert zit de negatieve elektrode. Dus elektrode A is de negatieve elektrode.

b)

1. De halfreactie van zuurstof is te vinden in Binas.

2. Let bij het optellen dat de elektronen gelijk zijn.

3. RED:  C₆H₁₂O₆ → C₆H₁₀O₆ + 2 H⁺ + 2 e^–

   OX:    O₂ + 4 H⁺ + 4 e^– → 2 H₂O (uit Binas 48)

   2 C₆H₁₂O₆ + O₂ → 2 C₆H₁₀O₆ +  2 H₂O

c)

1. De lading in de gehele cel (maar ook in de halfcellen) moet neutraal blijven.

2. Door de halfreactie in de linkerhalfcel verdwijnt er negatieve lading (elektronen gaan naar rechts). Er moet dan ook positieve lading verdwijnen.

3. Elektronen verplaatsen zich van de negatieve elektrode naar de positieve elektrode.

4. De H⁺ ionen ontstaan bij elektrode A (in de halfreactie van glucose). Ze zijn nodig bij elektrode B (waar ze met zuurstof reageren tot water). Dus de H⁺  ionen gaan van elektrode A naar elektrode B.

   Alternatief antwoord:

   De elektronen gaan van reductor naar oxidator (van A naar B), er wordt dus negatieve lading naar B getransporteerd, dan moet er ook evenveel positieve lading van A naar B gaan. De H⁺  gaan dus van A naar B.

d)

1. Begin met berekenen van het aantal mol glucose in de oplossing.

2. Met het aantal mol glucose kun je het aantal mol elektronen berekenen.

3. Vanuit het aantal mol elektronen reken je met het gegeven uit de vraag naar het aantal Coulomb.

4. Met het aantal Coulomb en de stroomsterkte (in C/s) kun je berekenen hoeveel seconde de MP3-speler kan spelen.

5. In 20 mL 0,40 M glucose oplossing is: 0,020 L x 0,40 mol L^-1 = 0,008 mol glucose aanwezig.

   Hierbij ontstaan volgens de halfreactie van glucose twee keer zoveel elektronen:

   0,008 mol x 2 = 0,016 mol elektronen.

   Deze hebben samen een lading van: 0,016 mol x 9,649·10⁴ C mol-1 = 1,544·10³ C.

   Deze lading wordt overgebracht met een snelheid van 61,6 ·10^-3 C s^-1.

   Dus dat duurt dan  1,544·10³ C / 61,6 ·10^-3 C s^-1 = 2,506·10⁴ s.

   Dit is 2,506·10⁴ s / 3600 s h^-1 =7,0 uur

a)

Helaas. Het antwoord is niet juist. Probeer het nog een keer!

Klopt! Het gegeven antwoord is juist.

1. Noteer alle deeltjes die in de cel aanwezig zijn en zoek naar de sterkste oxidator in Binas.

2. De sterkste oxidator is de hoogste in Binas tabel 48. In dit geval is dat Cl₂. Dus de rechter kant.

b)

Helaas. Het antwoord is niet juist. Probeer het nog een keer!

Klopt! Het gegeven antwoord is juist.

1. Daar waar de reductor reageert is de negatieve elektrode bij stroomlevering.

2. De negatieve elektrode is die waar de reductor reageert. Dat is de linkerelektrode / de chroom-elektrode.

c)

1. De halfreacties zijn over te nemen uit Binas. Zorg dat de sterkste oxidator en reductor reageren.

2. Cl₂ + 2 e^– ⟶ 2 Cl^–

   Cr ⟶ Cr³⁺ + 3 e^–

d)

Helaas. Het antwoord is niet juist. Probeer het nog een keer!

Klopt! Het gegeven antwoord is juist.

1. Elektronen verplaatsen zich van de negatieve elektrode naar de positieve elektrode.

2. De elektronen gaan van de chroom-elektrode naar de platina elektrode.

e)

1. De lading in de gehele cel (maar ook in de halfcellen) moet neutraal blijven.

2. Door de halfreactie in de linkerhalfcel verdwijnt er negatieve lading (elektronen gaan naar rechts). Er moet dan ook positieve lading verdwijnen.

3. De elektronen gaan van links naar rechts. Er gaat dus netto negatieve lading van links naar rechts. Er moet dan ook positieve lading van links naar rechts bewegen om de totale lading neutraal te houden. Dus de Cr³⁺ ionen bewegen door het membraan van links naar rechts. (of: door de halfreactie van chroom is te zien dat er positieve lading bijkomt. Die moet worden gecompenseerd door een toename van negatieve lading, of een afname van positieve lading. Aangezien alleen positieve ionen door het membraan heen bewegen moeten de Cr³⁺ ionen dus van links naar rechts door het membraan heen)