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Wasserzerlegung im Hofmann-Apparat
AFB I–IIIm Hofmann-Apparat wird verdünnte Schwefelsäure zwischen Platinelektroden elektrolysiert. Die Spannung wird schrittweise erhöht und die Stromstärke gemessen (M1). Oberhalb der Zersetzungsspannung werden die Gasvolumina in beiden Schenkeln abgelesen (M2). \(E^\circ(\ce{O2}/\ce{H2O}) = +1{,}23\,\mathrm{V}\), \(E^\circ(\ce{H3O+}/\ce{H2}) = 0{,}00\,\mathrm{V}\).
M1Strom-Spannungs-Kurve (verdünnte Schwefelsäure, Platin)
M2Gasvolumina im Hofmann-Apparat
| Zeit in min | 2 | 4 | 6 | 8 |
|---|---|---|---|---|
| Volumen am Minuspol in mL | 4,1 | 8,0 | 12,2 | 16,0 |
| Volumen am Pluspol in mL | 2,0 | 4,1 | 6,0 | 8,1 |
- Formulieren Sie die Reaktionen an Kathode und Anode sowie die Gesamtreaktion und ordnen Sie die Elektroden den Polen zu.
- Ermitteln Sie aus M1 die Zersetzungsspannung.
- Vergleichen Sie den Wert aus b) mit der aus den Standardpotenzialen berechneten Spannung \(\Delta E\).
- Erklären Sie das Volumenverhältnis der Gase in M2.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
In saurer Lösung: Oxonium-Ionen an der Kathode, Wasser an der Anode.
Hinweis zu Aufgabe b)
Verlängern Sie den geraden Teil der Kurve bis zur U-Achse.
Hinweis zu Aufgabe c)
Welche galvanische Zelle bilden die Produkte?Vergleichen: Gemeinsamkeiten und Unterschiede herausarbeiten.
Hinweis zu Aufgabe d)
Gleiche Gasvolumina enthalten gleich viele Teilchen (Avogadro); Elektronenbilanz.