Chemia - Matura Maj 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 20.
Zbudowano ogniwo według schematu przedstawionego na poniższym rysunku.
20.1. (0-1)
Oblicz siłę elektromotoryczną (SEM) ogniwa, którego schemat przedstawionorysunku, w warunkach standardowych.
SEM =
20.2. (0-1)
Napisz w formie jonowej skróconej sumaryczne równanie reakcji zachodzącej
w czasie pracy tego ogniwa.
SEM ogniwa galwanicznego zależy nie tylko od wartości potencjału standardowego półogniw, z których jest zbudowane, lecz także od stężenia jonów w roztworach tworzących półogniwa. Wartość potencjału półogniwa E – wyrażonego w woltach – oblicza się z równania Nernsta. Dla półogniwa metalicznego równanie to określa wpływ stężenia jonów metalu [Mez+] na wartość potencjału półogniwa i dla T = 298 K przyjmuje postać:
E = E° + 0,059z ⋅ log[Mez+]
gdzie: E° to potencjał standardowy półogniwa, z – liczba elektronów różniących formę utlenioną metalu od jego formy zredukowanej w procesie Me ⇄ Mez+ + ze− .
20.3. (0-1)
Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz właściwe wzory spośród podanych w nawiasach.
- Podczas pracy opisanego ogniwa ubywa jonów (Cd2+ / Ni2+).
- Aby zwiększyć siłę elektromotoryczną tego ogniwa, należy zwiększyć stężenie (CdCl2 (aq) / NiCl2 (aq)).
Rozwiązanie
20.1. (0-1)
Schemat punktowania
1 p. – za poprawne podanie wartości SEM z jednostką.
0 p. – za odpowiedź niepełną lub błędną albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź
SEM = –0,26 V + 0,40 V = 0,14 V
Uwaga: Zapis obliczeń nie jest wymagany.
20.2. (0-1)
Schemat punktowania
1 p. – za poprawne napisanie równania reakcji w formie jonowej skróconej.
0 p. – za błędne napisanie równania reakcji (błędne wzory reagentów, błędne współczynniki
stechiometryczne, niewłaściwa forma zapisu) albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź
Cd + Ni2+ → Cd2+ + Ni
Uwaga: Za odpowiedź Cd + Ni2+ ⇄ Cd2+ + Ni nie przyznaje się punktów.
20.3. (0-1)
Schemat punktowania
1 p. – za poprawne uzupełnienie zdań.
0 p. – za odpowiedź niepełną lub błędną albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź
- Podczas pracy opisanego ogniwa ubywa jonów (Cd2+ / Ni2+).
- Aby zwiększyć siłę elektromotoryczną tego ogniwa, należy zwiększyć stężenie (CdCl2 (aq) / NiCl2 (aq)).
