a)

Schemat ogniwa:

$\ominus \mathrm{Pt}|{\mathrm{I}{}_2}_{\left(\text{s}\right)}|{\mathrm{I}{}^{-}}_{\left(\text{aq}\right)}\Vert {\mathrm{Cl}{}^{-}}_{\left(\text{aq}\right)}|{\mathrm{Cl}{}_2}_{\left(\text{g}\right)}|\mathrm{Pt}\oplus$

 

b)

Potencjały standardowe półogniw tworzących ogniwo wynoszą:

$E_{\mathrm{I}{}^{-}|\mathrm{I}{}_2}^{\text{o}}=0,536\mathrm{V}$

$E_{\mathrm{Cl}{}^{-}|\mathrm{Cl}{}_2}^{\text{o}}=1,358\mathrm{V}$

Anodę stanowi więc półogniwo, w którym przebiega reakcja utlenienia jonów jodkowych, a katodę półogniwo, w którym przebiega reakcja redukcji chloru.

Siłę elektromotoryczną tego ogniwa obliczymy z wzoru:

$\text{SEM}=E_{\text{katody}}^{\text{o}}-E_{\text{anody}}^{\text{o}}$

$\text{SEM}=1,358\mathrm{V}-0,536\mathrm{V}$

$\text{SEM}=0,82\mathrm{V}$

Odpowiedź: Siła elektromotoryczna tego ogniwa wynosi 0,82 V.

 

c)

Dane:

$\Delta {\text{m}}_{\mathrm{Cl}{}_2}=14,2\mathrm{g}$

Szukane:

$\Delta {\text{m}}_{\mathrm{I}{}^{-}}=?$

Obliczenia:

W ogniwie przebiegają następujące reakcje:

Na anodzie:   $2\mathrm{I}{}^{-}\to \mathrm{I}{}_2+2\mathrm{e}{}^{-}$

Na katodzie:  $\mathrm{Cl}{}_2+2\mathrm{e}{}^{-}\to 2\mathrm{Cl}{}^{-}$

Sumaryczne równanie reakcji:

$2\mathrm{I}{}^{-}+\mathrm{Cl}{}_2\to \mathrm{I}{}_2+2\mathrm{Cl}{}^{-}$

Gdy 2 mole jonów jodkowych ulegają utlenieniu - w tym samym czasie 1 mol chloru ulega redukcji.

Znając masę chloru i jego masę molową obliczamy liczbę moli chloru, która przereagowała:

${\text{n}}_{\mathrm{Cl}{}_2}=\frac{\Delta {\text{m}}_{\mathrm{Cl}{}_2}}{{\text{M}}_{\mathrm{Cl}{}_2}}=\frac{14,2\mathrm{g}}{70,9\frac{\mathrm{g}}{\mathrm{mol}}}=0,2\mathrm{mol}$

Z poniższej proporcji obliczymy więc ile moli jonów jodkowych uległo reakcji:

$\begin{array}{ccc}2\mathrm{mol}\mathrm{I}{}^{-}& -& 1\mathrm{mol}\mathrm{Cl}{}_2\\ {\text{n}}_{\mathrm{I}{}^{-}}& -& 0,2\mathrm{mol}\mathrm{Cl}{}_2\end{array}$

${\text{n}}_{\mathrm{I}{}^{-}}=\frac{0,2\mathrm{mol}\cdot 2\mathrm{mol}}{1\mathrm{mol}}=0,4\mathrm{mol}$

Znając liczbę moli i masę molową jodu obliczymy masę jodu jaka zmieniła się w trakcie reakcji:

$\Delta {\text{m}}_{\mathrm{I}{}^{-}}={\text{n}}_{\mathrm{I}{}^{-}}\cdot {\text{M}}_{\mathrm{I}{}^{-}}$

$\Delta {\text{m}}_{\mathrm{I}{}^{-}}=0,4\mathrm{mol}\cdot 127\frac{\mathrm{g}}{\mathrm{mol}}$

$\Delta {\text{m}}_{\mathrm{I}{}^{-}}=50,8\mathrm{g}$

Odpowiedź: Masa jonów jodkowych w roztworze jednego z półogniw zmieniła się o 50,8 g.

 

 

---

Wyjaśnienie:

Zgodnie z konwencją sztokholmską schemat ogniwa zapisujemy tak, aby po lewej stronie znajdowały się informacje dotyczące półogniwa pełniącego funkcję anody - rozpoczynając od materiału elektrody, a kończąc na roztworze, w którym jest zanurzona. Każdą granicę faz należy zaznaczyć pionową kreską |, a klucz elektrolityczny dwoma pionowymi kreskami ||. Po prawej stronie, w odwrotnej kolejności (jak w odbiciu lustrzanym), zapisujemy informacje dotyczące półogniwa pełniącego funkcję katody.