Elektrochemia

Oto lista zadań maturalnych z danego działu chemii. Aby skorzystać z dodatkowych opcji lub wybrać zadania z pozostałych działów kliknij poniżej.

Przejdź do wyszukiwarki zadań

 

Matura Maj 2020, Poziom rozszerzony (Formuła 2007)Zadanie 20. (1 pkt)

Elektroliza Napisz równanie reakcji

Przeprowadzono elektrolizę wodnego roztworu siarczanu(VI) sodu. W wyniku reakcji opisanej równaniem:

2H2O prąd elektryczny 2H2 + O2

otrzymano 0,96 dm3 wodoru w temperaturze 20ºC i pod ciśnieniem 1013 hPa.

Napisz równania reakcji elektrodowych zachodzących podczas elektrolizy wodnego roztworu siarczanu(VI) sodu.

Równanie reakcji katodowej:

Równanie reakcji anodowej:

Matura Maj 2020, Poziom rozszerzony (Formuła 2007)Zadanie 19. (2 pkt)

Elektroliza Oblicz

Przeprowadzono elektrolizę wodnego roztworu siarczanu(VI) sodu. W wyniku reakcji opisanej równaniem:

2H2O prąd elektryczny 2H2 + O2

otrzymano 0,96 dm3 wodoru w temperaturze 20ºC i pod ciśnieniem 1013 hPa.

Oblicz, jaki ładunek elektryczny przepłynął przez wodny roztwór siarczanu(VI) sodu, wskutek czego powstało 0,96 dm3 wodoru. Przyjmij, że opisany proces przebiegł z wydajnością równą 100%. Stała Faradaya F = 96500 C ∙ mol–1, a uniwersalna stała gazowa R = 83,1 dm3 ∙ hPa ∙ mol–1 ∙ K–1. Wynik podaj w kulombach.

Arkusz pokazowy CKE Marzec 2022, Poziom rozszerzony (Formuła 2023)Zadanie 21. (2 pkt)

Elektrochemia - pozostałe Oblicz

Przykładem elektrody halogenosrebrowej jest elektroda bromosrebrowa, której działanie opisano równaniem:

AgBr (s) + e ⇄ Ag (s) + Br (aq)

Potencjał tej elektrody zależy od stężenia jonów bromkowych i w temperaturze 298 K wyraża się równaniem:

EAg/AgBr = EoAg/AgBr – 0,059logcBr

Standardowy potencjał tej elektrody EoAg/AgBr = 0,071 V.

W temperaturze 298 K potencjał elektrody bromosrebrowej zanurzonej w wodnym roztworze bromku srebra pozostającym w równowadze z osadem tej soli był równy EAg/AgBr = 0,431 V.

Oblicz wartość iloczynu rozpuszczalności bromku srebra 𝑲𝒔[AgBr] w temperaturze 298 K.

Arkusz pokazowy CKE Marzec 2022, Poziom rozszerzony (Formuła 2023)Zadanie 20. (1 pkt)

Budowa i działanie ogniw Napisz równanie reakcji

W standardowym półogniwie A ustala się równowaga opisana równaniem:

MnO4 + 8H+ + 5e ⇄ Mn2+ + 4H2O

Po połączeniu tego półogniwa ze standardowym półogniwem B otrzymano ogniwo, którego siła elektromotoryczna (SEM) jest równa 0,971 V.

Napisz sumaryczne równanie reakcji, która zachodzi w pracującym ogniwie zbudowanym z półogniw A i B.

Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023)Zadanie 57. (2 pkt)

Budowa i działanie ogniw Napisz równanie reakcji Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)
Zadanie anulowane przez CKE jako niezgodne z wymaganiami egzaminacyjnymi

W pracującym ogniwie paliwowym zasilanym bezpośrednio metanolem na elektrodach biegną reakcje chemiczne:

reakcja 1:
O2 (g) + 4H+ (aq) + 4e → 2H2O (c)
reakcja 2:
CH3OH (g) + H2O (c) → CO2 (g) + 6H+ (aq) + 6e

57.1. (0–1)

Napisz sumaryczne równanie reakcji biegnącej w opisanym ogniwie paliwowym.

57.2. (0–1)

Uzupełnij poniższe zdanie. Wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie.

W opisanym ogniwie paliwowym na katodzie biegnie reakcja (1 / 2), a na anodzie biegnie reakcja (1 / 2). W sumarycznym procesie bierze udział (4 / 6 / 12) moli elektronów w przeliczeniu na 1 mol reduktora.

Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023)Zadanie 39. (5 pkt)

Bilans elektronowy Elektroliza Napisz równanie reakcji Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz) Oblicz
Zadanie anulowane przez CKE jako niezgodne z wymaganiami egzaminacyjnymi

Heksacyjanożelazian(II) potasu to sól zawierająca kompleksowy jon o wzorze [Fe(CN)6]4–. Zawartość tego związku w badanej próbce można określić na podstawie jego reakcji ze znaną ilością bromu.
Przeprowadzono doświadczenie, którego celem było określenie liczby moli heksacyjanożelazianu(II) potasu w roztworze. Aby przygotować roztwór bromu o znanym stężeniu, zastosowano metodę elektrolitycznego wytwarzania bromu w układzie dwóch elektrod platynowych. W tym celu w zlewce umieszczono roztwór bromku potasu i kwasu siarkowego(VI) o znanym stężeniu. Następnie do tego roztworu dodano próbkę K4Fe(CN)6 o nieznanym stężeniu. W tak sporządzonym roztworze zanurzono dwie platynowe elektrody oznaczone symbolami E1 oraz E2 i przeprowadzono elektrolizę prądem o natężeniu 0,005 A. W jej wyniku wydzielił się brom, który przereagował z K4Fe(CN)6. Wydajność obu reakcji wynosiła 100%.

39.1. (0–1)

Napisz równania reakcji przebiegających na anodzie i na katodzie podczas opisanego procesu wytwarzania bromu.

Anoda:

Katoda:

39.2. (0–1)

Jon heksacyjanożelazianu(II) reaguje z bromem zgodnie ze schematem:

Br2 + Fe(CN)4−6 → Br + Fe(CN)3−6

Napisz w formie jonowej skróconej z uwzględnieniem liczby oddawanych lub pobieranych elektronów (zapis jonowo-elektronowy) równania procesów redukcji i utleniania zachodzących podczas opisanej przemiany.

Równanie reakcji redukcji:

Równanie reakcji utlenienia:

39.3. (0–1)

Czas trwania elektrolizy prowadzącej do otrzymania stechiometrycznej ilości bromu w stosunku do K4Fe(CN)6 określa się w równoległym eksperymencie – w układzie dwóch elektrod platynowych E3 oraz E4. Umieszcza się je w badanym roztworze i przykłada do nich niewielką różnicę potencjałów. Podczas eksperymentu rejestruje się natężenie prądu przepływającego w układzie pomiarowym. Na początku elektrolizy natężenie prądu wzrasta proporcjonalnie do ilości powstających jonów Fe(CN)3−6. Maksymalna wartość natężenia prądu obserwowana jest w chwili, gdy liczba moli jonów Fe(CN)3−6 jest równa liczbie moli jonów Fe(CN)4−6. Następnie natężenie prądu spada prawie do zera i osiąga minimum w momencie całkowitego przereagowania jonów Fe(CN)4−6. W dalszym etapie elektrolizy natężenie prądu przepływającego między elektrodami E3 i E4 wzrasta.

Przeanalizuj poniższe wykresy i zaznacz ten, który odpowiada opisanym zmianom natężenia prądu przepływającego w układzie elektrod oznaczonych symbolami E3 oraz E4.

A.
B.
C.
D.

39.4. (0–2)

Liczba moli elektronów wymienionych podczas elektrolizy jest określona następującym wzorem:

ne = i ∙ tF

gdzie:
i – natężenie prądu, A
t – czas trwania elektrolizy, s
F – stała Faradaya, 96500 C · mol–1.

Oblicz liczbę moli jonów [Fe(CN)6]4– w badanym roztworze. Czas potrzebny do otrzymania stechiometrycznej ilości bromu odczytaj z wykresu wybranego w zadaniu 39.3.

Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023)Zadanie 38. (1 pkt)

Elektrochemia - pozostałe Napisz równanie reakcji

W analizie potencjometrycznej wykorzystuje się zależność potencjału odpowiednich elektrod od stężenia jonów oznaczanych. Pomiary potencjometryczne polegają na mierzeniu SEM ogniwa zestawionego z dwóch półogniw: tzw. elektrody wskaźnikowej, zanurzonej w badanym roztworze, oraz tzw. elektrody odniesienia, zanurzonej w roztworze o niezmiennym składzie, której potencjał w warunkach pomiaru pozostaje stały.

Rozróżnia się dwa główne typy elektrod. Elektrody pierwszego rodzaju to elektrody odwracalne względem kationu: są zbudowane z metalu i są w równowadze z roztworem zawierającym jony tego metalu (M oznacza symbol metalu):

M(s) + ⇄ Mn+(aq) + 𝑛e

Elektrody drugiego rodzaju są odwracalne względem anionu, tworzącego z metalem elektrody trudno rozpuszczalny związek. Elektrodą drugiego rodzaju jest elektroda halogenosrebrowa. Działanie tej elektrody opisuje równanie (X oznacza symbol halogenu):

AgX(s) + e ⇄ Ag(s) + X(aq)

Na podstawie: W. Szczepaniak, Metody instrumentalne w analizie chemicznej, Warszawa 2008 oraz A. Skoog, D.M. West, F.J. Holler, S.R. Crouch, Podstawy chemii analitycznej, Warszawa 2007.

Jako elektroda odniesienia w opisanym miareczkowaniu potencjometrycznym może być zastosowana tzw. nasycona elektroda kalomelowa.

Schemat tej elektrody przedstawiono poniżej:

Hg │ Hg2Cl2 (s), KCl ( roztwór nasycony)

Zasada działania tej elektrody jest taka sama jak elektrody chlorosrebrowej.

Napisz równanie reakcji elektrodowej zachodzącej w elektrodzie kalomelowej.

Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023)Zadanie 37. (1 pkt)

Elektrochemia - pozostałe Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

W analizie potencjometrycznej wykorzystuje się zależność potencjału odpowiednich elektrod od stężenia jonów oznaczanych. Pomiary potencjometryczne polegają na mierzeniu SEM ogniwa zestawionego z dwóch półogniw: tzw. elektrody wskaźnikowej, zanurzonej w badanym roztworze, oraz tzw. elektrody odniesienia, zanurzonej w roztworze o niezmiennym składzie, której potencjał w warunkach pomiaru pozostaje stały.

Rozróżnia się dwa główne typy elektrod. Elektrody pierwszego rodzaju to elektrody odwracalne względem kationu: są zbudowane z metalu i są w równowadze z roztworem zawierającym jony tego metalu (M oznacza symbol metalu):

M(s) + ⇄ Mn+(aq) + 𝑛e

Elektrody drugiego rodzaju są odwracalne względem anionu, tworzącego z metalem elektrody trudno rozpuszczalny związek. Elektrodą drugiego rodzaju jest elektroda halogenosrebrowa. Działanie tej elektrody opisuje równanie (X oznacza symbol halogenu):

AgX(s) + e ⇄ Ag(s) + X(aq)

Na podstawie: W. Szczepaniak, Metody instrumentalne w analizie chemicznej, Warszawa 2008 oraz A. Skoog, D.M. West, F.J. Holler, S.R. Crouch, Podstawy chemii analitycznej, Warszawa 2007.

Przykładem elektrody halogenosrebrowej jest elektroda chlorosrebrowa:

Na podstawie: E. Generalic, https://glossary.periodni.com/glossary.php?en=silver%2Fsilver-chloride+electrode [ dostęp: 15.07.2020]

Działanie elektrody chlorosrebrowej opisuje równanie:

AgCl(s) + e ⇄ Ag(s) + Cl (aq)

Potencjał tej elektrody zależy od stężenia jonów chlorkowych w roztworze, który stanowi jej element, i wyraża się równaniem: EAg/AgCl = EoAg/AgCl − 0,059log cCl (w temperaturze 298 K).
Przygotowano dwie elektrody chlorosrebrowe: elektroda I zawierała wodny roztwór chlorku potasu o stężeniu równym 0,10 mol ∙ dm–3, a elektroda II – wodny roztwór tej samej soli o stężeniu równym 0,01 mol ∙ dm–3

Rozstrzygnij, która elektroda chlorosrebrowa (I czy II) ma – w tej samej temperaturze – wyższy potencjał. Odpowiedź uzasadnij.

Rozstrzygnięcie:

Uzasadnienie:

Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023)Zadanie 34. (2 pkt)

Elektroliza Napisz równanie reakcji Podaj i uzasadnij/wyjaśnij
Zadanie anulowane przez CKE jako niezgodne z wymaganiami egzaminacyjnymi

Przeprowadzono oddzielnie elektrolizę wodnego roztworu chlorku sodu i wodnego roztworu wodorotlenku sodu z użyciem elektrod grafitowych. W wyniku doświadczenia na elektrodach ujemnych w obu elektrolizerach otrzymano ten sam gazowy produkt. Na elektrodach dodatnich wydzielił się jeden produkt gazowy – w każdym elektrolizerze inny. Po zakończeniu elektrolizy stwierdzono, że w elektrolizerze, w którym znajdował się roztwór chlorku sodu, nastąpiła zmiana odczynu roztworu.

34.1. (0–1)

Napisz równania reakcji prowadzących do wydzielenia gazowego produktu na elektrodzie dodatniej podczas elektrolizy wodnego roztworu chlorku sodu (równanie 1.) i podczas elektrolizy wodnego roztworu wodorotlenku sodu (równanie 2.).

34.2. (0–1)

Napisz, jaki był odczyn roztworu w elektrolizerze, w którym znajdował się wodny roztwór chlorku sodu, po zakończeniu elektrolizy. Odpowiedź uzasadnij – odwołaj się do procesu zachodzącego podczas elektrolizy na elektrodzie ujemnej.

Odczyn roztworu był

Uzasadnienie:

Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023)Zadanie 33. (1 pkt)

Elektroliza Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)
Zadanie anulowane przez CKE jako niezgodne z wymaganiami egzaminacyjnymi

Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedno określenie spośród podanych w nawiasie.

W procesie elektrolizy, podczas przepływu prądu przez wodny roztwór siarczanu(VI) miedzi(II) elektrony (są pobierane z katody / są przekazywane na katodę) przez kationy Cu2+. Obecne w roztworze jony miedzi(II) ulegają procesowi (redukcji / utleniania), a efektem tego jest (zwiększenie / zmniejszenie) masy katody.

Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023)Zadanie 32. (2 pkt)

SEM Budowa i działanie ogniw Napisz równanie reakcji Oblicz

W półogniwach A i B zachodzą reakcje opisane równaniami:

Półogniwo Równanie reakcji elektrodowej Potencjał standardowy redukcji E0, V
A MnO2 + 4H+ + 2e ⇄ Mn2+ + 2H2O +1,224
B MnO4 + 4H+ + 3e ⇄ MnO2 + 2H2O +1,679
Na podstawie: CRC Handbook of Chemistry and Physics 97th Edition, CRC Press 2017.

Zbudowano ogniwo z półogniw A i B.

32.1 (0-1)

Oblicz siłę elektromotoryczną (SEM) ogniwa zbudowanego z półogniwa A i półogniwa B w warunkach standardowych.

32.2 (0-1)

Napisz w formie jonowej skróconej sumaryczne równanie reakcji zachodzącej w ogniwie zbudowanym z półogniw A i B.

Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023)Zadanie 31. (1 pkt)

Budowa i działanie ogniw Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Oceń prawdziwość poniższych zdań. Zaznacz P, jeśli zdanie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.

1. W ogniwie opisanym schematem

Fe | Fe2+ || Ag+ | Ag


funkcję katody pełni półogniwo żelazne, a funkcję anody − półogniwo srebrowe.
P F
2. W pracującym ogniwie opisanym schematem

Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cu


na katodzie przebiega reakcja opisana równaniem Cu2+ + 2e → Cu.
P F
3. Podczas pracy ogniwa zbudowanego z półogniwa magnezowego i półogniwa ołowiowego następuje roztwarzanie magnezu i wydzielanie się ołowiu. P F

Biomedica 2022, Poziom rozszerzony (Formuła 2015)Zadanie 20. (3 pkt)

Elektroliza Napisz równanie reakcji Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz) Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Student miał za zadanie dobrać prawidłową metodę pozwalającą na otrzymanie magnezu. Z wykładów pamięta, że należy przeprowadzić elektrolizę MgCl2. Niestety nie pamięta szczegółów.

20.1. (0-1)

Wybierz prawidłowe dokończenie zdania. Podkreśl jedną odpowiedź spośród podanych.

Do otrzymania magnezu można wykorzystać elektrolizę stopionego MgCl2 / wodnego roztworu MgCl2.

20.2. (0-1)

Wyjaśnij, dlaczego jedna z metod nie pozwala na otrzymanie magnezu.

20.3. (0-1)

Zapisz równania reakcji chemicznych, które zachodzą podczas procesu elektrolizy, o którym mowa w informacji wstępnej.

To zadanie pochodzi ze zbioru matura 2022 wydawnictwa Biomedica
Kup pełny zbiór zadań

Matura Czerwiec 2019, Poziom rozszerzony (Formuła 2007)Zadanie 22. (3 pkt)

Elektroliza Napisz równanie reakcji Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę

W 1 dm3 wody rozpuszczono sole miedzi(II), niklu(II) oraz srebra(I), zawierające identyczny anion. W otrzymanym roztworze stężenie molowe kationów wszystkich metali było jednakowe. Przez ten roztwór przepuszczono ładunek elektryczny w warunkach umożliwiających wydzielenie na katodzie kolejno trzech metali.

22.1. (1 pkt)

Uzupełnij poniższą tabelę – wpisz nazwy lub symbole metali w kolejności ich wydzielania na katodzie.

Kolejność wydzielania na katodzie I II III
Metal                                                                                                                                             

22.2. (2 pkt)

Wybierz i podkreśl nazwy wszystkich anionów, które mogłyby wchodzić w skład soli użytych w doświadczeniu, jeżeli proces prowadzono na elektrodach grafitowych, a na anodzie wydzielił się tylko bezbarwny i bezwonny gaz. Napisz równanie reakcji zachodzącej na anodzie.

Aniony:

azotany(V)
chlorki
siarczany(VI)

Równanie reakcji:

Matura Czerwiec 2019, Poziom rozszerzony (Formuła 2007)Zadanie 20. (2 pkt)

Budowa i działanie ogniw SEM Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę Oblicz

W ogniwie galwanicznym zachodzi reakcja opisana równaniem:

Mg + Pb2+ → Mg2+ + Pb

20.1. (1 pkt)

Uzupełnij poniższy schemat ogniwa, w którym zachodzi opisana reakcja. Wpisz symbole metali i wzory jonów oraz zaznacz w tym ogniwie ładunki elektrod (+ albo –).

20.2. (1 pkt)

Oblicz SEM tego ogniwa w warunkach standardowych.

Matura Maj 2019, Poziom podstawowy (Formuła 2007)Zadanie 16. (1 pkt)

Elektrochemia - pozostałe Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Stal to stop żelaza z węglem. Korozja stali polega na utlenianiu żelaza tlenem rozpuszczonym w wodzie. Obecność elektrolitu w roztworze przyspiesza ten proces, ale w roztworach o wysokim pH korozja jest zahamowana. Powstająca w wyniku korozji rdza zawiera uwodniony tlenek żelaza(III) – o wzorze 2Fe2O3 · 3H2O i masie M = 374 g ⋅ mol−1 – i niewielkie ilości innych związków żelaza na III stopniu utlenienia.
W celu zbadania wpływu różnych czynników na szybkość korozji przeprowadzono doświadczenie przedstawione na poniższym schemacie.

Po trwającym kilka dni eksperymencie zaobserwowano, że najwięcej rdzy powstało w probówce IV, w której drut stalowy stykał się z blaszką miedzianą.

Spośród wymienionych związków podkreśl wzory tych, które mogą stanowić składniki rdzy.

FeBr2     Fe2(CO3)3     Fe(OH)3     FeSO4

Matura Maj 2019, Poziom podstawowy (Formuła 2007)Zadanie 15. (1 pkt)

Elektrochemia - pozostałe Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Stal to stop żelaza z węglem. Korozja stali polega na utlenianiu żelaza tlenem rozpuszczonym w wodzie. Obecność elektrolitu w roztworze przyspiesza ten proces, ale w roztworach o wysokim pH korozja jest zahamowana. Powstająca w wyniku korozji rdza zawiera uwodniony tlenek żelaza(III) – o wzorze 2Fe2O3 · 3H2O i masie M = 374 g ⋅ mol−1 – i niewielkie ilości innych związków żelaza na III stopniu utlenienia.
W celu zbadania wpływu różnych czynników na szybkość korozji przeprowadzono doświadczenie przedstawione na poniższym schemacie.

Po trwającym kilka dni eksperymencie zaobserwowano, że najwięcej rdzy powstało w probówce IV, w której drut stalowy stykał się z blaszką miedzianą.

Uszereguj probówki. Wpisz ich numery w kolejności rosnącej ilości rdzy, która powstała w trakcie trwania eksperymentu.

Matura Maj 2019, Poziom rozszerzony (Formuła 2007)Zadanie 9. (2 pkt)

Elektroliza Oblicz

Elektroliza wodnego roztworu HCl przebiega zgodnie z równaniem:

2H+ + 2Cl → H2 + Cl2

Podczas elektrolizy przez wodny roztwór HCl o objętości 400,0 cm3 i o stężeniu 0,1 mol·dm−3 przepłynął ładunek 3821,4 C.

Wykonaj odpowiednie obliczenia i określ, jak się zmieniło (wzrosło czy zmalało), i o ile jednostek, pH tego roztworu w wyniku elektrolizy. Podczas rozwiązywania zadania nie zaokrąglaj wyników pośrednich. Stała Faradaya ma wartość F = 96500 C · mol–1. Przyjmij, że objętość roztworu nie uległa zmianie, a podczas elektrolizy nie zachodziły procesy uboczne, np. rozkład wody.

Odpowiedź: pH roztworu

Strony