Kpl 2.4

2.30
a)

Katodireaktio:

$Al^{3+}\left(aq\right)+3e^-\rightarrow Al\left(s\right)$

Anodireaktio:

$2I^-\left(aq\right)\rightarrow I_2\left(s\right)+2e^-$

Katodireaktio:

$Ni^{2+}\left(aq\right)+2e^-\rightarrow Ni\left(s\right)$

Anodireaktio:

$2Br^-\left(aq\right)\rightarrow Br_2\left(l\right)+2e^-$

Katodireaktio:

$Cu^{2+}\left(aq\right)+2e^-\rightarrow Cu\left(s\right)$
Anodireaktio:

$H_2O\left(l\right)\rightarrow O_2\left(g\right)+4H^+\left(aq\right)+4e^-$

2.31

1. Anodi, Positiivinen elektrodi, Hapettuminen

2. Katodi, Negatiivinen elektrodi, Pelkistyminen,

3. Kationien kulkusuunta

4. Tasavirtalähde

5. Anionien kulkusuunta

6. Elektrolyytti

2.32

$MgBr_2$ Magnesiumbromidi

Katodireaktio:

$Mg^{2+}\left(aq\right)+2e^-\rightarrow Mg\left(s\right)$

Anodireaktio:

$2Br^-\left(aq\right)\rightarrow Br_2\left(l\right)+2e^-$

$E_p=-2{,}37V$
$E_h=-1{,}07V$
$E_{kok}=-2{,}37V-1{,}07V=-3{,}44V<0$

Reaktio ei ole spontaani

Reaktio vaati 3,44V vähimmäisjännitettä.

2.35
$\begin{array}{l|l} Anodi&2H_2O\rightarrow O_2+4H^++4e^-{,}\ E_h=-1{,}23V&\\ \hline Katodi&2H_2O+2e^-\rightarrow2OH^-+H_2{,}\ E_p=-0{,}83V&\\ ----------------------&-------------------&----------------\\ Pb^{2+}\left(aq\right)+2e^-\rightarrow Pb\left(s\right){,}\ E_p=-0{,}13V&Na^+\left(aq\right)+e^-\rightarrow Na\left(s\right){,}\ E_p=-2{,}01V&K^+\left(aq\right)+e^-\rightarrow K\left(s\right){,}\ E_p=-2{,}93V\\ NO_3^-\ ei\ reaktiota&SO_4^{2-}{,}\ E_h=-2{,}01V&2I\left(s\right)\rightarrow I_2+2e^-{,}\ E_h=-0{,}54V\\ Katodi:\ Lyijy&Katodi:\ Vety&Katodi:\ Vety\\ Anodi:\ Happi&Anodi:\ Happi&Anodi:\ Jodi\\ A&B&B \end{array}$

2.39

$It=nzF\leftrightarrow t=\frac{nzF}{I}$

$Ag\left(s\right)\rightarrow Ag^+\left(aq\right)+e^-$

$t=\frac{5\ mol\cdot1\cdot96485\ \frac{As}{mol}}{10{,}0\ A}=48242{,}5\ s=804{,}041...\ \min=13{,}4006...\ h\approx13h$

$Au^{3+}+3e^-\rightarrow Au\left(aq\right)$

$n\left(Au\right)=\frac{N}{N_A}=\frac{6{,}0\cdot10^6}{6{,}0221415\cdot10^{23}\ \frac{1}{mol}}=9{,}963...\cdot10^{-18}mol$

$t=\frac{9{,}963...\cdot10^{-18}mol\cdot3\cdot96485\ \frac{As}{mol}}{10{,}0\ A}=8{,}01\cdot10^{-17}h$

$n\left(Al\right)=\frac{m_{Al}}{M_{Al}}=\frac{1000\ g}{26{,}98\ \frac{g}{mol}}=37{,}06449222\ mol$

$Al\left(s\right)\rightarrow Al^{3+}\left(aq\right)+3e^-$

$t=\frac{37{,}06449222\ mol\cdot3\cdot96385\ \frac{As}{mol}}{10{,}0\ A}\approx3{,}0\cdot10^2h$

2.40
a)

$\begin{array}{l|l} Anodi&2H_2O\rightarrow O_2+4H^++4e^-{,}\ E_h=-1{,}23V&\\ \hline Katodi&2H_2O+2e^-\rightarrow2OH^-+H_2{,}\ E_p=-0{,}83V&\\ ----------------------&-------------------&----------------\\ &Ag^+\left(aq\right)+e^-\rightarrow Ag\left(s\right){,}\ E_p=0{,}80V&\\ &NO^-\ ei\ reaktiota&\\ &Katodi:\ Ag&\\ &Anodi:\ Happi& \end{array}$

$It=nzF$
$I=Käytetty\ virta\ \left(A\right)$
$t=aika\left(s\right)$
$n=Hapettuvan\ tai\ pelkistyvän\ aineen\ ainemäärä\ \left(mol\right)$
$z=Elektronien\ määrä\ puolireaktiossa$
$F=Faradayn\ vakio\ 96485\ \frac{As}{mol}$

$n\left(Ag\right)=\frac{m}{M}=\frac{6{,}2\ g}{107{,}87\ \frac{g}{mol}}=0{,}057476...\approx0{,}05748\ mol$

$I=\frac{nzF}{t}=\frac{0{,}05748\ mol\cdot1\cdot96385\ \frac{As}{mol}}{1800\ s}=3{,}077...\approx3{,}1A$

$n\left(O_2\right)=\frac{It}{zF}=\frac{3{,}077A\cdot1800s}{4\cdot96485\ \frac{As}{mol}}=0{,}0143509...mol$

$V\left(O_2\right)=n\cdot Vm=0{,}143509...mol\cdot22{,}41\ \frac{l}{mol}=0{,}321604...\approx0{,}32l$

$Au^{3+}\left(aq\right)+3e^-\rightarrow Au\left(s\right)$

$n\left(Au\right)=\frac{It}{zF}=\frac{3{,}077A\cdot1800s}{3\cdot96485\ \frac{As}{mol}}=0{,}0191345...mol$

$m=nM=0{,}0191345...mol\cdot196{,}97\ \frac{g}{mol}=3{,}7689...\approx3{,}8g$

2.41
2.42
2.43