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EMF-Beispielproblem für elektrochemische Zellen

Die elektromotorische Kraft der Zelle oder Zell-EMK ist die Nettospannung zwischen den Oxidations- und Reduktionshalbreaktionen, die zwischen zwei Redoxhalbreaktionen stattfinden. Die Zellen-EMF wird verwendet, um zu bestimmen, ob die Zelle galvanisch ist oder nicht. Dieses Beispielproblem zeigt, wie die Zellen-EMF unter Verwendung von Standardreduktionspotentialen berechnet wird. Für dieses Beispiel wird
die Tabelle der Standardreduktionspotentiale benötigt. Bei einem Hausaufgabenproblem sollten Sie diese Werte erhalten oder auf die Tabelle zugreifen.

 

EMF-Beispielberechnung

Betrachten Sie die Redoxreaktion:

    • Mg (s) + 2 H + (aq) → Mg 2+ (aq) + H 2 (g)
      • a) Berechnen Sie die Zell-EMF für die Reaktion.
      • b) Stellen Sie fest, ob die Reaktion galvanisch ist.
    • Lösung:
      • Schritt 1: Brechen Sie die Redoxreaktion in Reduktions- und Oxidationshalbreaktionen auf.
        Wasserstoffionen, H + gewinnen Elektronen bei der Bildung von Wasserstoffgas. H 2 . Die Wasserstoffatome werden durch die Halbreaktion reduziert:
        2 H + + 2 e → H 2
        Magnesium verliert zwei Elektronen und wird durch die Halbreaktion oxidiert:
        Mg → Mg 2+ + 2 e
      • Schritt 2: Finden Sie die Standardreduktionspotentiale für die Halbreaktionen.
        Reduktion: E 0=0,0000 V
        Die Tabelle zeigt Reduktionshalbreaktionen und Standardreduktionspotentiale. Um E 0 für eine Oxidationsreaktion zu finden , kehren Sie die Reaktion um.
      • Umgekehrte Reaktion :
        Mg 2+ + 2 e → Mg
        Diese Reaktion hat eine E 0=-2,372 V.
        E 0 Oxidation=- E 0 Reduktion
        E 0Oxidation=- (-2,372 V)=+ 2,372 V.
      • Schritt 3: Fügen Sie die beiden E 0 zusammen die gesamte Zelle EMF zu finden, E 0 Zelle
        E 0 Zelle=E 0 Reduktion + E 0 Oxidation
        E 0 Zelle=0,0000 V + 2,372 V=2,372 V
      • Schritt 4: Bestimmen Sie, ob die Reaktion galvanisch ist. Redoxreaktionen mit einem positiven E 0 -Zellwert sind galvanisch.
        Die E 0 -Zelle dieser Reaktion ist positiv und daher galvanisch.

 

  • Antwort:
    Die Zell-EMK der Reaktion beträgt +2,372 Volt und ist galvanisch.

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