Redoxreacties

Goedemorgen,

Ik had twee vragen over verschillende opdrachten die ik had gemaakt, maar waarvan ik niet zeker wist of ik ze goed heb gedaan. Hopelijk zou iemand mij hierbij kunnen helpen.

Vraag 1:
De opdracht uit het boek was als volgt:
Geef met behulp van de halfreacties de totaalvergelijking voor de corrosie van ijzer in zuur zuurstofhoudend water.

Het uitwerkingenboek gaf het volgende antwoord:
Oxidator: O2 (g) + 4e- + 4H+ -> 2 H2O(l)
Reductor: Fe (s) -> Fe2+ + 2e-
Totaalvergelijking: O2 (g) + 4H+ + 2Fe(s) -> 2H2O(l) + 2Fe2+

Maar ik dacht dat de ontstane Fe2+ ionen als reductor zouden doorreageren tot Fe3+ ionen, aangezien deze halfreactie van de reductor Fe2+ (Fe2+ -> Fe3+ + e-) onder de halfreactie van de oxidator staat in BiNaS tabel 48. Daarom verloopt deze reactie dus ook en daarom kwam ik uit op het volgende antwoord:
Oxidator: O2 (g) + 4e- + 4H+ -> 2 H2O(l)
Reductor: Fe (s) -> Fe3+ + 3e- (beide halfreacties van Fe(s) en Fe2+ samengenomen tot 1 halfreactie)
Totaalvergelijking: 3O2 (g) + 12H+ + 4Fe(s) -> 6H2O(l) + 4Fe3+

Klopt mijn beredenering/antwoord? Want ik had op zelf al gevonden op internet dat de reductor Fe2+ doorreageert tot Fe3+ als deze halfreactie, net als die van Fe(s), onder die van de oxidator staat, maar ik zou hier graag zeker van zijn.

Vraag 2:
De vraag van het boek was als volgt:
Je hebt een nikkel-ijzerbatterij. Aan de ene elektrode reageert ijzer met hydroxide ionen tot ijzer(II)hydroxide volgens de reactie:
Fe (s) + 2OH- -> Fe(OH)2 (s) + 2e-
Bereken de energiedichtheid van de ijzerelektrode in kJ/kg ijzer (tip: gebruik een waarde uit BiNaS tabel 7A).

Het uitwerkingenboek kwam met het volgende antwoord:
m = 1,000 kg ijzer = 1000 g ijzer
M = 55,85 g/mol
n = m/M = 1000/55,85 = 17,9… mol Fe(s)

Fe(s) : e- = 1:2
Dus n = 2*17,9… = 35,8.. mol elektronen
Constante van Faraday = 9,648.. *10^4 C/mol (uit BiNaS tabel 7A)
Dit geeft lading Q = 35,8.. * 9,648..*10^4 = 3,455.. * 10^6 C
1 C = 1J , dus E = Q = 3,455.. *10^6 J = 3,455*10^3 kJ
De energiedichtheid van de ijzerelektrode is dus 3,455*10^3 kJ/kg ijzer.

Het eerste gedeelte kwam overeen met mijn antwoord. Ik kwam dus ook uit op n = 35,8.. mol elektronen.
Maar dit getal had ik vermenigvuldigd met het getal van Avogadro (ook uit tabel 7A). Hieruit volgt:
Aantal elektronen = 35,8..*6,022*10^23 = 2,15.. * 10^25 elektronen
Energie per elektron = 8,187105072*10^-14 J (binas tabel 7B)
Dus Etot = aantal elektronen*energie per elektron = 2,15..*10^25 * 8,187105072*10^-14 = 1,766*10^12 J = 1,766*10^9 kJ/kg
De energiedichtheid van de ijzerelektrode is dus 1,766*10^9 kJ/kg ijzer.

De antwoorden verschillen sterk van elkaar, maar wat ik niet begreep is de aanname die het uitwerkingenboek heeft gedaan: 1C = 1J. Dit is echter niet mogelijk, want de lading van 1 elektron = -1,602*10^-19 maar de energie per elektron = 8,187*10^-14 J. De spanning U van elektrode is ook niet bekend. Dus Q kan dan toch niet gelijk zijn aan E? Hopelijk zou iemand kunnen nakijken welk antwoord juist is.

Graag zie ik een antwoord op beide vragen tegemoet. Alvast heel erg bedankt!

Met vriendelijke groet,
Lukas