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Alt 13.09.2007, 19:00   #1   Druckbare Version zeigen
kfranky  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 43
Blei-Akku Aufgabe

Hallo,

erstmal die Aufgabe:

Berechnen Sie die Spannung eines geladenen Blei-Akkus mit Schwefelsäure (c = 2,9 mol/l) als Elektrolyten. (Kl (PbSO4) = 2 * 10-8 mol² / l²)

Hinweise: Durch direkte Reaktion der Bleiplatten mit der Schwefelsäure befindet sich immer auch Bleisulfat in der Zelle.
Hydrogensulfat-Ionen im Elektrolyten sind etwas zu 1% protolysiert.


So. Also die Spannung Berechne ich selbstverständlich mit Nernst, aber dafür brauche ich ja erstmal gewissen Konzentrationsangaben. Erstes Problem: Mir ist nicht wirklich klar welche Konzentration ich alle Brauche (Gleichung hab ich schon aufgestellt). Die Konzentration der Schwefelsäure ist 2,9 mol/l - wie schließe ich auf die Konzentration von SO42-? Über die letzte Angabe über den Protolysegrad dee Hydrogensulfat-Ionen?

Wenn ich die Konzentration der Sulfat-Ionen hätte konnte ich diese ja in die Löslichkeitskonstantengleichung einsetzen und c(Pb2+) berechnen. Ist diese Konzentrationsangabe notwendig, habe Pb2+ garnicht in meiner Gleichung. Beziehungsweise: Doch, als PbSO4!

Lieben Gruß,

Christian
kfranky ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 13.09.2007, 23:05   #2   Druckbare Version zeigen
Morl99 Männlich
Mitglied
Beiträge: 38
AW: Blei-Akku Aufgabe

Genau 1% der Hydrogensulfationen sind protolysiert, also hast du 1% deiner Schwefelsäure als Sulfat liegen (vereinfachung dass die Schwefelsäure komplett einmal deprotoniert, stimmt auch weitestgehend).

Morl99
Morl99 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 14.09.2007, 07:17   #3   Druckbare Version zeigen
kfranky  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 43
AW: Blei-Akku Aufgabe

Aso bezieht sich die 1% auf die Schwefelsäuremoleküle und nicht nur auf die Hydrogensulfat-Ionen? Deine Vereinfachung leuchtet mir ehrlich gesagt nicht wirklich ein, habe da noch bisschen erklärungsbedarf.

Lieben Gruß und schonmal vielen Dank,

Christian
kfranky ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 14.09.2007, 12:16   #4   Druckbare Version zeigen
Auwi Männlich
Mitglied
Beiträge: 9.766
AW: Blei-Akku Aufgabe

Ich würde die Konzentrationen nach den Angaben wie folgt ansetzen:
c(H+) = 1,01 * c(H2SO4) = 2,93 mol/l und
c(SO4--) = 0,01 * c(H2SO4) = 2,9 * 10-2 mol/l
Nernst für Pluspol:
{E\,= \,1,46\,+\,{0,059\over 2}\cdot lg[{c^4(H^+)}]}
und für Minuspol:
{E\,=\,-0,36\,+\,{0,059\over 2}\cdot lg[{1 \over c(SO_4^{--})}]}
ergibt: 1,52 V und -0,315 V => Akkuspannung: 1,84 V (erscheint mir zu wenig zu sein)
Auwi ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 14.09.2007, 12:41   #5   Druckbare Version zeigen
Auwi Männlich
Mitglied
Beiträge: 9.766
AW: Blei-Akku Aufgabe

Korrektur: Habe für den Pluspol das falsche Potential benutzt:
Nernst am Pluspol:
{E\,=\,1,69 + {0,059\over 2}\,\cdot lg[c(HSO_4^-)\cdot c^3(H^+)]}
Das ergibt mit c(HSO4- = 0,99 * 2,9 mol/l
E = 1,745 V und daraus die Akkuspannung von 2,06 V

sorry für den lapsus,
Auwi
Auwi ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 15.09.2007, 19:37   #6   Druckbare Version zeigen
kfranky  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 43
AW: Blei-Akku Aufgabe

Hallo,

vielen Dank für ihre Hilfe. Mein Lehrer jedoch betonte ausdrücklich, dass auch die Pb2+Konzentration erforderlich wäre. Noch eine Frage:

Wie sehen ihre Plus-/Minuspolreaktionen aus Auwi?

Lieben Gruß,

Christian
kfranky ist offline   Mit Zitat antworten
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Alt 15.09.2007, 20:36   #7   Druckbare Version zeigen
Morl99 Männlich
Mitglied
Beiträge: 38
AW: Blei-Akku Aufgabe

Zitat:
Zitat von kfranky Beitrag anzeigen
Aso bezieht sich die 1% auf die Schwefelsäuremoleküle und nicht nur auf die Hydrogensulfat-Ionen? Deine Vereinfachung leuchtet mir ehrlich gesagt nicht wirklich ein, habe da noch bisschen erklärungsbedarf.

Lieben Gruß und schonmal vielen Dank,

Christian
Nein da hast du mich falsch verstanden. Die 1% bezieht sich auf Hydrogensulfat. Allerdings weißt du ja auch garnicht wieviel der Schwefelsäure überhaupt erstmal als Hydrogensulfat vorliegt. Daher aber die Annahme (die wie gesagt weitestgehend richtig ist) dass die erste Stufe vollständig protolysiert ist.

Hoffe das war verständlicher

Morl99
Morl99 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 16.09.2007, 10:34   #8   Druckbare Version zeigen
Auwi Männlich
Mitglied
Beiträge: 9.766
AW: Blei-Akku Aufgabe

Für den Pluspol habe ich das folgende Redoxpotential benutzt:
PbSO4 + 2 H2O <-> PbO2 + HSO4- + 3 H+ + 2e- +1,69 V
Für den Minuspol:
Pb + SO4-- <-> PbSO4 + 2e- -0,36 V
Die Pb++ Konzentration ist in dem Potential schon über den Bodenkörper PbSO4 berücksichtigt.
Auwi
Auwi ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 16.09.2007, 14:06   #9   Druckbare Version zeigen
kfranky  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 43
AW: Blei-Akku Aufgabe

Hallo,

Vielen Dank an alle die sich hier die Mühe gemacht haben um mir zu helfen. Sie hätten nicht direkt ihre Lösung posten müssen, aber ich habe natürlich nichts dagegen. Ich kann vorallem den Ansatz von Auwi nachvollziehen, jedoch würden alle ANsätze bedeuten, dass ich das Löslichkeitsprodukt garnicht benötige? Darüberhinaus verstehe ich nicht inwieweit die Pb2+ Konzentration durch den Bodensatz berücksichtigt ist.

Mit freundlichen Grüßen,

Christian
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