Chemie-Arbeitsblatt _ _ Klasse _ _ _ Name __________________________________________________________________Datum _ _ ._ _._ _

 
Energetische Vorgänge beim Daniell-Element
 
Die Reaktionen beim Daniell-Element Zn/Zn2+(aq)//Cu2+(aq)/Cu lassen sich in eine Reihe von Einzelvorgängen zerlegen, deren Energiebeträge in Bezug zum Formelumsatz in der unteren Tabelle dargestellt sind. Der Formelumsatz ergibt sich aus der Reaktion: Zn(s) + Cu2+(aq) –> Cu(s) + Zn2+(aq).

In der folgenden Tabelle sind die einzelnen Vorgänge der Reihe nach beschrieben:

Oxidation des Zinks

Reduktion der Cu2+-Ionen
1. Sublimation der Zn-Atome aus dem Metallgitterverband     4. Dehydratation der Cu2+-Ionen
2. Ionisation der Zn-Atome (Oxidation)     5. De-Ionisation der Cu2+-Ionen (Reduktion)
3. Hydratation der Zn2+-Ionen     6. Resublimation der Cu-Atome zu einem Metallgitterverband
Summe der Oxidation des Zn     Summe der Reduktion des Kupfers

 
Die beteiligten Energien der Elemente:
Arbeitsaufträge:

1. Trage die entsprechenden Werte in die obere Tabelle ein. Bedenke dabei das Vorzeichen: Welche Energien sind aufzuwenden (+) und welche werden frei (-)?2. Berechne die Summe der Energien für den Oxidations- und den

Reduktionsvorgang ΔHo = ________________ kj/mol
3.
Berechne die Gesamtenergie für den Formelumsatz!

Energie Zn/Zn2+ Cu/Cu2+
Δsub [kJ/mol] +131 +340
Δion[kJ/mol] +2625 +2716
Δhyd[kJ/mol] -2057 -2216

 


4. Berechne über die angegebenen Formelbeziehungen die Spannung zwischen den beiden Halbzellen.

Formelbeziehungen:
Die freie Standard-Enthalpie einer Redoxreaktion entspricht der elektrischen Arbeit einer galvanischen Zelle:

ΔG° = -Wel

Die elektrische Arbeit ist das Produkt aus Spannung U [V], Stromstärke I [A] und Zeit t [s]

Wel = U * I * t = U * Q [V*A*s]

Wird in einer galvanischen Zelle unter Standardbedingungen [25 °C = 298 K, 1013 hPa] die Ladung Q=z * F (bei einem Formelumsatz) transportiert, erhält man

ΔG° = - DE° = z * F 
mit z=Anzahl der transportierten Elektronen und F=96487 C/mol ][Coulomb]

Die freie Enthalpie DG° einer Redoxreaktion kann also experimentell bestimmt werden, in dem man die Zellspannung der entsprechenden galvanischen Zelle unter Standardbedingungen misst.
 

Ergebnis der Berechnung: Δ = ____________________ [____________]


Beziehungen zwischen den Energiearten:
1 J = 1 W * s = 1 V * A * s 1 C = 1 A * s

update am: 07.03.12                                                                                                                                                                                     zurück        zur Hauptseite