Schwerpunktforum: Stöchiometrie und Redoxgleichungen
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Alt 15.10.2009, 12:55   #1   Druckbare Version zeigen
Methoxypropan Männlich
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Beiträge: 30
Problem beim Aufstellen einer Redoxgleichung und einer pH-abhängigen Berechnung

Hallo!

Ich habe Probleme mit einer Aufgabe.

Aufgabe: Gegeben sind folgende korrespondierende Redoxpaare (1) Pt|{XO_2|X^{2+}}und (2) Pt|{Fe^{2+}|Fe^{3+}}

a) Formulieren Sie die Gleichungen für die in den Halbzellen ablaufenden Reaktionen!

c) Wie groß ist das Halbzellenpotential für die Halbzelle(1), wenn {c(XO_2)=0.01 mol/l}, {c(X^{2+})= 0,01 mol/l} und pH= 10 ist? E°=1.28 V, T= 298 K

Meine Lösung: a) {XO_2 --> X^{2+}+ 2O^{-}}und
{Fe^{2+}--> Fe^{3+} + e^-}
Da keine Standardpotentiale, keine Konzentration, PH-Wert an dieser Stelle angegeben ist, kann man nicht festlegen, was Donator- oder Akzeptor halbzelle sein soll, daher erstmal die ausgeschriebenen Redoxpaare der halbzellen.
Hier taucht auch schon mein erstes Problem auf ud zwar wüsste ich gerne das richtige ausgeschriebene Redoxpaar in der Spannungsreihe von {XO_2|X^{2+}}. Es ist anscheinend ein fiktives Redoxpaar.

c) Also bei dieser Aufgabe bin ich dann verzweifelt, weil ich nicht weiß wie ich den pH-Wert in eine Nernstgleichung bringen soll, wenn das Redoxpaar nicht mal H30+ oder OH- Teilchen enthält? Und das führt mich wieder zurück zu Aufgabe a), weil ich dort wahrscheinlich ein falsche Gleichung aufgeschrieben hab, aber bei sonem ausgedachten Redoxpaar...woher soll ich das wissen wie das aussehen soll? etwa so vielleicht: {XO_2 + H_2 --> X^{2+} + 2OH^{-}}, so könnte ich zumindest pH- abhängig das HalbzellenPotential berechnen oder?
Ich hab in der Spannungsreihe mal nach einem vergleichbarem Redoxpaar geguckt, auch nichts gefunden. Bei einem Ph-Wert von 10 überwiegen ja OH- Teilchen, daher wäre diese Gleichung doch eigentlich gar nicht so falsch? Sonst würde es doch keinen Sinn machen einen ph-Wert in der Aufgabe anzugeben, gell? Es wäre nett, wenn ihr mir da helfen könntet.

lg pedro
Methoxypropan ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 15.10.2009, 13:03   #2   Druckbare Version zeigen
zweiPhotonen  
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Beiträge: 7.481
kurzer tip:

Hallo,

Du schaust Dir erstmal nur die eine Halbzelle an:
Zitat:
Zitat von Methoxypropan
{XO_2 --> X^{2+}+ 2O^{-}}
//Überprüfe die Wertigkeit von X.//

Es ist unwahrscheinlich, dass Sauerstoffanionen in wäßriger Lösung vorliegen. Also musst Du die Reaktionsgleichung so umschreiben, dass H2O, H+/H3O+, OH- darin vorkommen anstelle des O2-. Das Einsetzen von elementarem Wasserstoff ist nicht angebracht.

Wenn Du das hast, schreibst Du die Nernstgleichung dfür die Reaktion auf und schaust, worin die pH-Abhängigkeit besteht.

Grüße
__________________
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zweiPhotonen ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 15.10.2009, 13:49   #3   Druckbare Version zeigen
Methoxypropan Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 30
AW: Problem beim Aufstellen einer Redoxgleichung und einer pH-abhängigen Berechnung

{X^{2+} +6H_2O --> XO_2 + 4H_3O^{+} + 2e^{-}}

Ich denke das müsste für eine pH-abhängige Nernstgleichung das richtige Redoxpaar sein.

E= 1.28 + 0.059 V / 2 * log ( 0.01 * 0.0000000001^4 / ( 0.01 * 1^6)) = 0.1 V

Bei pH= 10 c(H30+)= c(10^(-10) mol /l) = c( 0.0000000001 mol /l)

Das Halbzellenpotential 0.1 V unterscheidet sich extrem vom Standardpotential 1.28 V. Ist das richtig so?
Methoxypropan ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 15.10.2009, 13:54   #4   Druckbare Version zeigen
zweiPhotonen  
Mitglied
Beiträge: 7.481
AW: Problem beim Aufstellen einer Redoxgleichung und einer pH-abhängigen Berechnung

stimmt so. Die Konzentration (Aktivität) von Wasser wird jedoch in der Nernst-Gl. nicht mit berücksichtigt.

Du könntest es auch mit hydroxidionen und Wasser formulieren, daja ein basicher pH-Wert vorgegeben ist. Aber das ändert nichts am Endergebnis.

Das kleine Redoxpotential von 0.1 V bei pH=10 soll euch vielleicht zeigen, dass das XO2 nur im sauren ein starkes Oxidationsmittel ist.
zweiPhotonen ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 15.10.2009, 14:24   #5   Druckbare Version zeigen
Methoxypropan Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 30
AW: Problem beim Aufstellen einer Redoxgleichung und einer pH-abhängigen Berechnung

Ich habe eine weitere Frage und zwar wie man das Halbzellenpotential abhängig von den Hydroxid-Ionen errechnet.

Das OH- abhängige Redoxpaar: {X^{2+} + 4OH^- --> XO_2 + 2H_2O + 2e^-}

Jetzt bin ich mir unsicher, wie rechnet man pH=10 in c(OH-) um? c(10^-4 mol /l)

Ich hätte dann als Halbzellenpotential:

E= 1.28 + 0.059/2 * log( 0.01/( 0.01 * 0.0001^4))= 1.752 V

Das Halbzellenpotential liegt ziemlich weit weg von 0.1 V, als ich die Oxonium-Ionen für die Berechnung genutzt habe. es hätte doch ungefähr das Gleiche rauskommen müssen? Wo liegt der Fehler?
Methoxypropan ist offline   Mit Zitat antworten
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Alt 15.10.2009, 14:36   #6   Druckbare Version zeigen
zweiPhotonen  
Mitglied
Beiträge: 7.481
AW: Problem beim Aufstellen einer Redoxgleichung und einer pH-abhängigen Berechnung

Hallo,

Deine Überlegungen sind alle richtig, aber
Zitat:
Zitat von zweiPhotonen
Du könntest es auch mit hydroxidionen und Wasser formulieren, daja ein basicher pH-Wert vorgegeben ist. Aber das ändert nichts am Endergebnis.
damit habe ich mich etwas zu weit vorgewagt: Das Standardpotential E0 für die basische Reaktion ist ein anderes, da sich die Rkt.gleichung ändert. Du darfst also dann nicht mit den 1.28 V rechnen.
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Alt 15.10.2009, 14:58   #7   Druckbare Version zeigen
Methoxypropan Männlich
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Themenersteller
Beiträge: 30
AW: Problem beim Aufstellen einer Redoxgleichung und einer pH-abhängigen Berechnung

Ich habe mir nochmal die Mühe gemacht das Standardpotential des OH- abhängigen Redoxpaares herauszufinden.

E=0.1 V= x + 0.059/2 * log ( 0.01/(0.01*0.0001^4)) |solve(...=...,x)

Ich habe das ganze mit meinem TI Voyage200 nach x umgeformt:

x= -0.372 V

E°= -0.372 V

Das Standardpotential sieht ganz gut aus...zumindest befindet es sich im Rahmen der anderen StandardPotentiale, also scheint das wohl zu passen.
Methoxypropan ist offline   Mit Zitat antworten
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