Verhältnisse, Zehnerpotenzen, Pole — 30 Übungen zu Zellen, die allein vom Konzentrationsunterschied leben.
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Übungsaufgaben
Dreißig Aufgaben, bunt gemischt — zum Klicken, Ziehen, Zuordnen, Rechnen und Knobeln. Jede Übung gibt Ihnen sofort Rückmeldung; bei Schwierigkeiten helfen Ihnen die gestuften Tipps. Die Chips zeigen das Anforderungsniveau: AFB I heißt wiedergeben und direkt anwenden, AFB II heißt selbst entscheiden und verknüpfen, AFB III heißt begründen, beurteilen oder eine Falle durchschauen. Mix verbindet Wissen aus mehreren Unterkapiteln, Trick warnt: Hier steckt eine Falle drin. Der Balken oben zeigt Ihnen, wie viele der 30 Aufgaben Sie schon gelöst haben.
A1
Spannung gegen Verdünnung
AFB I
Zeichnen Sie die Punkte für eine Silber-Konzentrationszelle ein (\(c(\ce{Ag+}) = 1{,}0\,\text{mol/L}\) in der konzentrierten Halbzelle). Auf der x-Achse liegt \(\lg\,(c/(\text{mol/L}))\) der verdünnten Halbzelle, auf der y-Achse die Spannung \(U\) in Einheiten von 59 mV.
Bewegen Sie die Maus über das Koordinatensystem und klicken Sie, um den Punkt zu setzen. Mit der Tastatur: Tab ins Koordinatensystem, Pfeiltasten bewegen den Cursor, Enter setzt.
Für z = 1 gilt U = 59 mV · lg (1,0 / c): 0,1 mol/L gibt 59 mV (y = 1), 0,01 mol/L gibt 118 mV (y = 2), 0,001 mol/L gibt y = 3, 0,0001 mol/L gibt y = 4. Typischer Fehler: lg c statt −lg c abzulesen und negative Spannungen zu erwarten.
Wie viele Zehnerpotenzen liegen zwischen 1,0 mol/L und der verdünnten Lösung?
U = 59 mV je Zehnerpotenz: y = −x.
A2
Messprotokoll mit Vorzeichen
AFB IITrick
Werten Sie die Messung in einem Protokoll aus, in dem das Voltmeter \(U = E(\text{rechts}) - E(\text{links})\) in mV anzeigt (25 °C). Tragen Sie die angezeigten Werte mit Vorzeichen ein.
Füllen Sie alle Felder aus und prüfen Sie dann. Enter in einem Feld prüft ebenfalls. Dezimalzahlen mit Komma oder Punkt.
Zelle (links | rechts)
Anzeige U in mV
Ag | Ag⁺ 0,0010 mol/L ‖ Ag⁺ 0,10 mol/L | Ag
Ag | Ag⁺ 0,10 mol/L ‖ Ag⁺ 0,0010 mol/L | Ag
Cu | Cu²⁺ 0,010 mol/L ‖ Cu²⁺ 0,00010 mol/L | Cu
Die rechte Seite ist im ersten Fall konzentrierter: U = +0,059 V · 2 = +118 mV. Im zweiten Fall ist die linke Seite konzentrierter, also U = E(rechts) − E(links) = −118 mV. Dritte Zelle: links 0,010, rechts 0,00010 mol/L: −0,0295 V · 2 = −59 mV. Typischer Fehler: das Vorzeichen immer positiv zu setzen.
Welche Halbzelle hat das größere Potenzial, die linke oder die rechte?
+118 mV; −118 mV; −59 mV.
A3
Messung in der richtigen Reihenfolge
AFB II
Beschreiben Sie den Ablauf einer Messreihe mit Nickel-Konzentrationszellen, indem Sie die Schritte ordnen.
Ziehen Sie die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
1Verdünnungsreihe von NiSO₄-Lösung herstellen (1; 0,1; 0,01; 0,001 mol/L)
2Nickelbleche schmirgeln und in zwei Bechergläser stellen
3Bechergläser mit einer KNO₃-getränkten Salzbrücke verbinden
4Spannung mit hochohmigem Voltmeter messen und Pole notieren
5U gegen lg(c₁/c₂) auftragen und die Steigung mit 0,0295 V vergleichen
Die Auswertung als Gerade U(lg(c₁/c₂)) prüft die Nernst-Gleichung: Steigung 0,059 V/z. Hochohmig messen, damit kein nennenswerter Strom fließt.
