6.1. a) +VI b) +IV c) +IV d) +VII e) +IV a) +IV b) +V c) +III d) +IV e) +III. b) Samma reaktion som i a. Zn + NO.

Transkript

1 6.1. a) +VI b) +IV c) +IV d) +VII e) +IV 6.. a) +IV b) +V c) I d) +IV e) I 6.3. I I Al H Oxidation: ökning av oxidationstalet Reduktion: minskning av oxidationstalet 6.5. a) S oxideras från OT II till 0. b) Fe reduceras från OT I till c) S reduceras från OT +IV till 0. d) V har samma OT på båda sidor, nämligen +V. e) Cu oxideras från OT +I till d, e 6.7. d 6.8. d, e 0 +I 6.9. a) H HF Rätt 0 I b) F HF Rätt c) Rätt d) I HF Fel e) Rätt f) Fel Fluor oxiderar väte från OT 0 till +I d och f är felaktiga a) Koppar(I)klorid b) Koppar(II)klorid c) Järn(II)sulfat d) Järn(III)sulfat a) Järn(II)oxid b) Järn(III)oxid c) Järn(II,III)oxid ( FeFe I O 4 ) d) Bly(II)oxid e) Bly(IV)oxid +IV f) Bly(II,IV)oxid ( Pb Pb O ) a) Sn(s) + H + Sn + H (g) b) Fe(s) + H + Fe + H (g) c) Ingen reaktion d) Al(s) + 6H + Al H (g) e) Ingen reaktion vid rumstemperatur a) En syra vars negativa jon är ett starkare oxidationsmedel än oxoniumjonen, H 3 O +. b) Salpetersyra och varm, konc. svavelsyra a) Koppar, silver och kvicksilver löses av salpetersyra och av varm, koncentrerad svavelsyra. Guld och platina löses inte av dessa syror. b) Guld löses av en blandning av saltsyra och salpetersyra, kungsvatten. 0 +I a) Zn(s) + H Zn + H b) Samma reaktion som i a. c) Zn(s) + NO3 Ox.talsändring + 3 Zn + NO Oxidationstalsändringen gäller för en Zn-atom resp. en N-atom. Vi sätter ut koefficienter så att den totala OT-ökningen = = den totala OT-minskningen, +6 respektive 6. 3Zn(s) + NO3 3Zn + NO Jonladdning till vänster: Jonladdning till höger: 6+ Vi lägger till 8H + till vänster och balanserar med 4H O till höger: 3Zn(s) + NO 3 + 8H + 3Zn + NO + 4H O Kontroll av syreatomerna visar att det är samma antal på vänster och på höger sida. Formeln är färdig, Sn(s) + NO3 OT-ändring IV SnO (s) + NO Villkoret att den totala OT-ökningen = den totala OTminskningen ger följande koefficienter: 3Sn(s) + 4NO3 3SnO (s) + 4NO Jonladdning till vänster: 4 Jonladdning till höger: 0 På vänstra sidan behövs 4H +. De ger H O till höger 3Sn(s) + 4NO 3 + 4H + 3SnO (s) + 4NO + H O Syreatomerna stämmer a) Hg(s) + NO3 Hg + NO Vi börjar med Hg eftersom det finns Hg till höger Hg(s) + NO3 OT-ändring I Hg + NO OT-ändringen gäller för två Hg-atomer resp. en N-atom. Vi sätter ut koefficienter så att OT-ändringarna blir +6 resp. 6: 6Hg(s) + NO 3Hg + NO 3 Det behövs 8H + till vänster för att justera jonladdningarna. Det ger 4H O till höger. 6Hg(s) + NO 3 + 8H + 3Hg + NO + 4H O Reaktionsformeln är klar. b) P + 5NO 3 + 5H + H 3 PO 4 + 5NO + H O 6.0. a) 3Ag(s) + NO 3 + 4H + 3Ag + + NO + H O b) Ni(s) + NO 3 + 4H + Ni + NO + H O a) Aluminium, krom, järn och titan b) De passiveras, dvs. det bildas en skyddande oxidhinna a) Kvävedioxid, NO b) Kväve(mon)oxid, NO Liber AB. Denna sida får kopieras. 75

2 6.1. a) Mg(s) + NO3 Mg + N Vi börjar med NO 3 eftersom det finns N till höger Mg(s) + NO OT-ändring Mg + N Koefficienterna bestäms så att OT-ändringarna blir +10 resp. 10: 5Mg(s) + NO3 5Mg + N Jonladdning till vänster: Jonladdning till höger: 10+ Det behövs 1H + på vänster sida. De balanseras med 6H O på höger sida: 5Mg(s) + NO 3 + 1H + 5Mg + N + 6H O Kontroll visar att syreatomerna stämmer. b) Mg(s) + NO3 OT-ändring + 8 III Mg + NH 4 Vi sätter ut koefficienter så att OT-ändringarna blir +8 resp. 8: 4Mg(s) + NO3 4Mg + NH 4 + Jonladdning till vänster: 1 Jonladdning till höger: 9+ För att justera laddningarna lägger vi till 10H + på vänster sida och balanserar med 3H O till höger (där finns redan 4H i NH + 4 ): 4Mg(s) + NO H + 4Mg + NH H O Kontroll av syret visar att formeln stämmer. 6.. MnO + VII I MnO4 + I OT-ändring I Mn + 5I 0 Mn + I Laddning: t.v. 1 t.h. 4+ Det behövs 16H + på vänster sida: MnO I + 16H + Mn + 5I + 8H O Det finns lika många syreatomer på båda sidor. b) + VII I MnO4 + HCO4 OT-ändring HCO4 Mn + +IV Mn + CO MnO + 10CO Laddning: t.v. t.h. 4+ Det behövs 6H + på vänster sida. Där finns dessutom 10H i 5H C O 4. Därför blir det 8H O till höger. MnO 4 + 5H C O 4 + 6H + Mn + 10CO + 8H O Syreatomerna stämmer. c) 0 0 I + Br OT-ändring +5 1 I + 5Br IO Br + V I IO 3 + Br Laddning: t.v. 0 t.h. 1 Denna gång är lösningen basisk och därför ska vi justera laddningarna med OH. I + 5Br + 1OH IO Br + 6H O Slutkontrollen visar att syreatomerna stämmer En hinna av svårlöslig magnesiumoxid eller i fuktig luft magnesiumhydroxid skyddar metallen Alla tre metallerna är beständiga i torr luft. Aluminium och i viss mån också zink är relativt beständiga i fuktig luft. Järn däremot korroderar snabbt a) Metallen blir kemiskt mera motståndskraftig därför att den skyddas av en tunn, tät hinna av någon svårlöslig förening, oftast en oxid. b) Mg, Al, Zn, Cr, Ti (Fe i torr luft) 6.6. a) Först bildas röd koppar(i)oxid, Cu O. Så småningom oxideras denna oxid åtminstone delvis till svart koppar(ii)oxid, CuO. Då mörknar oxidskiktet. b) Beläggningen blir grönaktig och kallas ärg eller patina (en blandning av olika kopparsalter) Na, Mg, Al, Fe, H, Cu, Ag, Au 6.8. a) Al(s) + 3Cu (aq) Al 3+ (aq) + 3Cu(s) b) Ingen reaktion c) Ingen reaktion 6.9. a, b g = g = ton Mg + Ca + OH Mg(OH) (s) + Ca Mg(OH) (s) + H + + Cl Mg + Cl + H O indunstning Mg + Cl MgCl (s) 6.3. a) Kalciumnitrat (kalksalpeter), Ca(NO 3 ) Ammoniumnitrat, NH 4 NO 3 Natriumnitrat (salpeter), NaNO 3 b) Kalciumdivätefosfat (superfosfat), Ca(H PO 4 ) Diammoniumvätefosfat, (NH 4 ) HPO a) Natriumkarbonat, Na CO 3 b) Natriumhydroxid, NaOH c) Kalciumoxid, CaO d) Natriumvätekarbonat, NaHCO 3 e) Kaliumkarbonat, K CO 3 f) Natriumsilikat, Na 4 SiO 4 g) Kalciumhydroxid, Ca(OH) h) Kalciumkarbid, CaC i) Kalciumsulfat-dihydrat, CaSO 4 H O j) Ammoniumklorid, NH 4 Cl a) H O + CO (g) H CO 3 (aq) H CO 3 (aq) + H O H 3 O + (aq) + HCO 3 (aq) CaCO 3 (s) + H 3 O + (aq) + HCO 3 (aq) Ca (aq) + HCO 3 (aq) + H O De två sista formlerna kan slås samman: CaCO 3 (s) + H CO 3 (aq) Ca(HCO 3 ) (aq) b) Hårt vatten c) Reaktionerna i a) går i motsatt riktning därför att koldioxidens löslighet i vatten minskar vid upphettning: H CO 3 (aq) H O + CO (g) H 3 O + (aq) + HCO 3 (aq) H CO 3 (aq) + H O Ca (aq) + HCO 3 (aq) + H O CaCO 3 (s) + H 3 O + (aq) + HCO 3 (aq) Totalformel: Ca(HCO 3 ) (aq) CaCO 3 (s) + H O + CO (g) Liber AB. Denna sida får kopieras. 76

3 6.35. a) CaCO 3 (s) CaO(s) + CO (g) b) CaO(s) + H O Ca(OH) (s) c) Kalksläckning d) [OH ] = 0,005 mol/dm 3 = 0,010 mol/dm 3 poh =,0 ph a) Till murbruk, till neutraliseringsreaktioner inom teknik och jordbruk b) Kalciumhydroxid, sand och vatten (oftast också lite cement) c) Ca (aq) + OH (aq) + CO (g) CaCO 3 (s) + H O d) Det bildas vatten när murbruket hårdnar, se formeln i c a) Ca - och Mg -joner och tvålens negativa joner (palmitat- och stearatjoner) bildar en svårlöslig förening, kalktvål. Därigenom minskar tvålens tvättverkan. b) Dels ska karbonat- och fosfatjonerna binda Ca - och Mg -jonerna (göra vattnet mjukt ), dels ska de ge vattnet ett ph-värde som är lämpligt för tvättprocessen När man avhärdar vatten, byter man ut kalcium- och magnesiumjonerna mot natriumjoner eller binder dem med bl.a. trifosfatjoner så att det bildas s.k. komplexa joner. När man avjonar eller totalavsaltar vattnet tar man bort alla lösta salter ur vattnet a) Ca -jonerna byts ut mot en ekvivalent mängd H 3 O + -joner. b) HCO 3.jonerna byts ut mot en ekvivalent mängd OH - joner. Därefter reagerar OH -jonerna med de H 3 O + -joner som bildats i a) a) Ett relativt beständigt oxidskikt skyddar. b) Löses snabbt i HCl: Al(s) + 6H + Al H (g) c) Löses inte av HNO 3. Ett beständigt oxidskikt skyddar. d) Löses relativt snabbt av NaOH under vätgasutveckling. I basisk lösning oxideras aluminium av vatten till aluminatjoner, Al(OH) 4 (se sidan 95 i läroboken): OT-ändring 0 +I +3 1 Al(s) + H O I Al (OH) H Al(s) + 6HO Al(OH) 4 + 3H Det behövs OH på vänster sida för att justera laddningarna. Därefter stämmer också syreatomerna. Slutformeln är Al(s) + 6H O + OH Al(OH) 4 (aq) + 3H (g) a) Första steget är mekanisk rening, andra steget biologisk rening och tredje steget kemisk rening. b) 1. Om de organiska ämnena är biologiskt nedbrytbara tas de om hand av organismerna i det andra steget. Ämnena bryts ned till enkla ämnen, i sista hand koldioxid och vatten.. Fosfat fälls ut som olösligt järn- eller aluminiumfosfat i det tredje steget. 3. Halten nitrat sänks i en särskild rötkammare i det andra steget. Anaeroba bakterier reducerar nitratjonerna till fritt kväve ppb = 1 µg/kg Födan: 40 1,4 0,050 µg =,8 µg Vattnet:,0 1,0 0,050 µg = 0,10 µg Luften: 0,005 0,0 0,40 µg = 0,04 µg Cigaretterna: 1,0 19 0,40 µg = 7,6 µg Totalt 10,54 µg 11 µg kadmium per dygn a) Y O 3 + 4BaO + 6CuO YBa Cu 3 O 7 x + 1½O b) 1 mol Y O 3 4 mol BaO 6 mol CuO n(y O 3 ) = m / M = 0,60 g / 5,8 g mol 1 = 0,00657 mol n(bao ) = 4 n(y O 3 ) och n(cuo) = 6 n(y O 3 ) m(bao ) = M n = 169,3 g mol 1 4 0,00657 mol = = 1,7995 g 1,80 g m(cuo) = M n = 79,5 g mol 1 6 0,00657 mol = = 1,675 g 1,7 g mol Cr 3+ 1 mol Fe 3+ 3 mol NaOH c(cr 3+ ) = m / M = 0,150 g dm 3 / 5,00 g mol 1 = = 0,00885 mol dm 3 c(fe 3+ ) = m / M = 0,350 g dm 3 / 55,85 g mol 1 = = 0,00667 mol dm 3 c(cr 3+ ) + c(fe 3+ ) = 0, mol dm 3 n(cr 3+ ) + n(fe 3+ ) = c V = 0, mol dm 3 1, 10 3 dm 3 = = 10,98 mol n(naoh) = 3(n(Cr 3+ ) + n(fe 3+ )) = 3 10,98 mol m(naoh) =M n = 40,0 g mol ,98 mol = = g 1,3 kg a) Små kristaller av silverbromid, AgBr b) På belysta punkter på silverbromidkristallerna börjar silverjoner att reduceras till atomer: Br + ljusenergi Br + e Ag + + e Ag(s) Ag + Br (s) + ljus Ag(s) + Br (g) c) Reduktionen av silverjoner fortsätter i de belysta kristallerna. Reaktionen katalyseras av de silveratomer, groddar, som bildades vid exponeringen. d) Oförändrad silverbromid löses ut. Plåten, negativet, är sedan inte ljuskänslig. e) Den bild man får i d är ett negativ. Belysta punkter är mörka av utreducerat silver. Genom att fotografera negativet får man ett positiv där belysta punkter är ljusa Vi utgår från 1,00 dm 3 av en legering som består av 18 karats guld. Densiteten: ρ = 16,8 g/cm 3 m(legering) = ρ V = 16,8 g cm 3 1, cm 3 = = 1, g m(au) = (18/4) 1, g = 1, g n(au) = m / M = 1, g / 197 g mol 1 = 63,96 mol c(au) = n / V = 63,96 mol / 1,00 dm 3 = 63,96 mol/dm 3 = = 64 mol/dm a) Permanganatlösningen b) Järn(II)jonerna oxideras till järn(iii)joner. Permanganatjonerna reduceras till mangan(ii)joner +VII I c) 5Fe + MnO + 8H 5Fe + Mn + 4H O d) Före ekvivalenspunkten är lösningen färglös eller svagt gul. När ekvivalenspunkten är uppnådd och en droppe permanganatlösning tillsätts i överskott får lösningen en bestående svagt violett färg. Liber AB. Denna sida får kopieras. 77

4 6.48. a) + VII I +IV MnO 5H C O 6H Mn + 10CO + 8H O b) mol MnO 4 5 mol H C O 4 1 mol MnO 4,5 mol H C O 4 n(kmno 4 ) = 0,00 15,4 mmol = 0,308 mmol n(h C O 4 ) =,5 0,308 mmol = 0,770 mmol c(h C O 4 ) = 0,770 mmol / 15,0 cm 3 = 0,0513 mmol/cm 3 = = 0,0513 mol/dm 3 Oxalsyralösningens koncentration var 0,051 mol/dm a) Cu(NH 3 ) 4, tetraamminkoppar(ii)jon b) Cu -jonen är centralatom och NH 3 -molekylen är ligand. c) Kopparjonens koordinationstal är 4. d) Ammoniakmolekylerna sitter i hörnen av en kvadrat där kopparjonen sitter i mittpunkten. Alla fem partiklarna ligger i samma plan a) En kopparsulfatlösning har ljusblå färg. b) Cu(H O) 4 (detta är Cu (aq)) c) Ammoniak fungerar först som bas: NH 3 + H O NH OH Cu (aq) + OH Cu(OH) (s) d) Kopparhydroxidfällningen löses och lösningen får en mörkblå färg. e) Cu(OH) (s) + 4NH 3 Cu(NH 3 ) 4 + OH a) Ett komplex med en ligand som binder till centralatomen genom mer än en atom. b) Två diaminoetanmolekyler c) H N NH CH Cu CH CH CH H N NH 6.5. a) Etylendiamintetraättiksyra (egentligen Ethylene- Diamine-TetraAcetic acid) b) HOOCCH N CH CH N CH COOH HOOCCH CH COOH c) EDTA-jonen har sex tänder : 4 COOH-grupper och N-atomer. d) Oberoende av metalljonens koordinationstal binder varje metalljon en EDTA-jon mol EDTA 1 mol (Ca + Mg ) n(edta) = 0,0100 1,4 mmol = 0,14 mmol = n(ca + Mg ) c(ca + Mg ) = 0,14 mmol / 100,0 cm 3 = = 1, mmol/cm 3 = 1,4 mmol/dm 3 Liber AB. Denna sida får kopieras. 78

5 Lösningar till uppgifter på avsnitt i kap 14 i Gymnasiekemi A a) FeS b) CuFeS c) Fe O 3 d) Fe 3 O 4 e) AlOOH f) Na 3 AlF a) Kol (koks) b) Kolmonoxid, CO c) Fe O 3 + CO(g) FeO + CO (g) FeO + CO(g) Fe + CO (g) a) Järnet som man får i masugnen. b) En oxidationsprocess som man använder för att ta bort vissa föroreningar, framför allt svavel och fosfor, ur tackjärnet. Dessutom sänks kolhalten till önskad nivå. c) Vid Bessemermetoden blåser man luft genom det smälta tackjärnet. Numera finns flera varianter av bessemermetoden. Man kan t.ex. blåsa syrgas mot det smälta tackjärnet samtidigt som konvertern roterar a c) Öppen uppgift (Se Gymnasiekemi A sidan 33.) a) En mängd olika aluminiumsilikater i bergarter och lerjordar. Vanliga är fältspater (t.ex. natronfältspat, NaAlSi 3 O 8 ) och zeoliter. b) Bauxit som innehåller framför allt aluminiumoxidhydroxid, AlOOH c) Öppen uppgift Se Gymnasiekemi A, sidan a) Lera och sand. Rött tegel framställs av järnhaltig lera och gult tegel av kalkhaltig lera. b) Kaolin, fältspat, kvartssand och ibland också kalciumfosfat (Ca 3 (PO 4 ), benaska ). Kaolin, Al (OH) 4 Si O 5, kallas också vit porslinslera a) Öppen uppgift (Se Gymnasiekemi A, sidan 7.) b) En plastisk blandning av cement, sand, sten och vatten. Blandningen hårdnar därför att det relativt snabbt bildas fasta silikater. Kristallerna häftar fast på sand, sten och järn. c) Betong som förstärkts med ingjutna nät eller stänger av järn a) Zinkoxid, ZnO b) Titandioxid, TiO c) Järn(III)oxid, Fe O 3 d) Silvernitrat, AgNO 3 e) Järn(III)oxidhydroxid, FeOOH 6.6. a) Koppar, silver och guld b) Koppar används framför allt till elledningar (högspänningsledningar, i elektriska maskiner osv.). Dessutom till rör av olika slag (t.ex. rör för varmvatten och värmeledningar). c) Mässing (koppar och zink), nysilver (koppar, zink och nickel), brons (koppar och tenn) En legering är ofta hårdare än de ingående metallerna i ren form och har ofta större hållfasthet än dessa. Många legeringar har större korrosionsbeständighet än de rena metallerna a) Kopparkis och kopparglans (båda är sulfider) och kuprit (oxid) b) Öppen uppgift (Se Gymnasiekemi A sidan 83.) c) Vid den elektrolytiska reningen av råkoppar bildas vid anoden en fällning som innehåller bl.a. ädelmetaller (silver och guld). Liber AB. Denna sida får kopieras. 79

6 7.1. a) Al(s) Al 3+ (aq) Ag + (aq) Ag(s) + b) Vid minuspolen oxidation: Al(s) Al 3+ (aq) + 3e Vid pluspolen reduktion: Ag + (aq) + e Ag(s) c) Al(s) + 3Ag + (aq) Al 3+ (aq) + 3Ag(s) 7.. a) Vid den positiva polen sker en reduktion. b) Redoxparet som innehåller det starkaste oxidationsmedlet bildar den positiva halvcellen a) Elektrodpotentialen är potentialskillnaden mellan kopparblecket och vattenlösningen. Den uppkommer i gränsytan mellan blecket och lösningen. b) Kopparblecket skickar ut kopparjoner i lösningen så att jämvikten Cu(s) Cu (aq) + e ställer in sig. Elektronerna blir kvar på kopparblecket som därför får överskott på elektroner. Lösningsskiktet närmast blecket får överskott på positiva joner. Därigenom uppkommer en potentialdifferens över gränsytan elektrod lösning. Det är denna potentialdifferens som utgör elektrodpotentialen. c) Man kan inte mäta det absoluta värdet av potentialskillnaden mellan en elektrod och den lösning som elektroden står i eftersom man då måste sticka ned en annan elektrod i lösningen. Då skulle det bli en potentialskillnad också mellan mätelektroden och lösningen och mätinstrumentet skulle visa skillnaden mellan de båda elektrodpotentialerna. Däremot kan man mäta elektrodpotentialens relativa värde, dvs. storleken i förhållande till en standardelektrod a) Den används som referenselektrod när man anger elektrodpotentialerna för andra redoxpar. b) Den normala vätgaselektroden: H + (aq, 1,00 mol/dm 3 ) Pt, H (g, 101,3 kpa) c) 0 volt enligt definitionen 7.5. Ett platinableck som behandlats så att det fått ett tunt skikt av porös, finfördelad platina. Blecket doppar ner i en vattenlösning av en syra, t.ex. saltsyra. Vätgas bubblar upp runt blecket. Tack vare det porösa platinaskiktet får metallytan en stor area mot både lösningen och vätgasen. I gränsytan elektrod syralösning ställer följande redoxjämvikt in sig: H + (aq) + e H (g) a) Zn(s) Zn (aq) H + (aq) Pt(s) + (1,00 mol/dm 3 ) (1,00 mol/dm 3 ) H (g, 101,3 kpa b) Vid minuspolen: Zn(s) Zn (aq) + e Vid pluspolen: H + (aq) + e H (g) Cellreaktion: Zn(s) + H + (aq) Zn (aq) + H (g) 7.7. För den högra halvcellen, den normala vätgaselektroden, är elektrodpotentialen, e o H = 0 V. Eftersom E = 0,44 V och E = e o H e o Fe blir e o Fe = e o H E. e o Fe = 0 V 0,44 V e o H = 0,44 V 7.8. a) Zn(s) Zn (aq) (1,00 mol/dm 3 ) Ag + (aq) (1,00 mol/dm 3 ) Ag(s) + b) E = e o Ag e o Zn E = 0,80 V ( 0,76 V) E = 1,56 V 7.9. a) Koppar är pluspol. Minuspolen: Al(s) Al e Pluspolen: Cu + e Cu(s) b) Halvcellen Cu /Cu har e o Cu = 0,34 V. För Al 3+ /Al är e o Al = 1,66 V. E = 0,34 ( 1,66 V) =,00 V E = e o H e o Cd 0,40 V = 0 V e o Cd e o Cd = 0,40 V a) E = e o Ag e o In 1,14 V = 0,80 V e o In e o In = 0,34 V b) Ja, indium är väteutdrivande 7.1. a) Pt(s) Sn (aq, 1,00 mol/dm 3 ) Sn 4+ (aq, 1,00 mol/dm 3 ) Cl (aq, 1,00 mol/dm 3 ) Pt(s) + Cl (g, 101 kpa) b) e o Sn betecknar normalpotentialen för redoxparet Sn 4+ /Sn. E = e o Cl e o Sn 1,1 V = 1,36 V e o Sn e o Sn = 0,15 V Pt, I (aq) I (aq) Cl (aq) Cl (g), Pt a) AgI/Ag, I och Cu /Cu b) E = e o Cu e o AgI 0,49 V = 0,34 V e o AgI e o AgI = 0,15 V c) Vid minuspolen: Ag(s) + I (aq) AgI(s) + e Vid pluspolen: Cu (aq) + e Cu(s) Cellreaktion: Cu (aq) + Ag(s) + I (aq) Cu(s) + AgI(s) E = e o H e o Mn 1, V = 0 V e o Mn e o Mn = 1, V Pb, Fe, Sn, Al, Ca a) Spiken får en beläggning av koppar. b) Det händer ingenting. c) Det bildas silverkristaller på kopparplåten. Lösningen blir blå av Cu -joner a) Reaktioner sker i bägarna II och V. I övriga fall sker ingenting eftersom metallen i staven är ädlare än den metall som finns i jonform. b) II: Pb(s) + Ag + (aq) Pb (aq) + Ag(s) Silver är ädlare än bly. V: Ni(s) + Pb (aq) Ni (aq) + Pb(s) Bly är något ädlare än nickel Ja, klorgas kan oxidera järn(ii)joner till järn(iii)joner: Cl (g) + Fe (aq) Cl (aq) + Fe 3+ (aq) Redoxparet Cl /Cl med e o = 1,36 V är starkare oxiderande än redoxparet Fe 3+ /Fe som har e o = 0,77 V. Om man bygger en galvanisk cell av de båda redoxparen blir elektroden med Fe 3+ /Fe negativ pol och det är ju vid denna pol som det sker en oxidation Redoxparen i a och f kan reducera Cu till Cu. Vi ser i tabellen 7. att H + /H har e o H = 0,00 V och att Pb /Pb har e o Pb = 0,13 V. Båda värdena är lägre än redoxpotentialen för Cu /Cu som har e o Cu = 0,34 V. (Man kan också säga att H och Pb är starkare reduktionsmedel än Cu och att kopparjonerna är starkare oxidationsmedel än blyjonerna och vätejonerna eller att koppar är ädlare än bly och väte.) De andra redoxparen har högre normalpotential än Cu /Cu. Liber AB. Denna sida får kopieras. 80

7 7.1. a) Då väteperoxiden fungerar som oxidationsmedel bildas vatten och då det fungerar som reduktionsmedel bildas fritt syre. b) Ja, permanganatjoner kan oxidera väteperoxid till fritt syre. Om vi jämför normalpotentialerna ser vi att e 3 o > e o, dvs. MnO 4 är ett starkare oxidationsmedel än O. Permanganatjonerna tar upp elektroner från väteperoxidmolekylerna: MnO 4 + 5H O + 6H + Mn + 5O + 8H O c) Ja, H O kan oxidera I till I eftersom e 1 o > e 4 o : H O + I + H + H O + I 7.. e o Ce = 1,61 V för redoxparet Ce 4+ /Ce 3+ och e o Cl = 1,36 V för redoxparet Cl /Cl. Nej, klorgas kan inte oxidera Ce 3+ -joner till Ce 4+ -joner eftersom e o Cl < e o Ce a) I galvaniska celler utgörs elektrodprocesserna av spontana redoxprocesser men i elektrolysceller av ickespontana redoxprocesser. b) Den positiva elektroden kallas anod och den negativa katod. c) Vid anoden d) Av elektroner genom ytterledningen och av joner genom lösningen Mg Cl katod anod + C(s) C(s) Mg Cl Katodreaktion: Mg + e Mg(l) Anodreaktion: Cl Cl (g) + e 7.5. a) Kloralkalielektrolys, ev. enligt membranmetoden b) Den viktigaste metoden för framställning av klor och natriumhydroxid. c) Katodreaktion: H O + e H (g) + OH Anodreaktion: Cl (aq) Cl (g) + e Totalt: NaCl(aq) + H O NaOH(aq) + H (g) 7.6. a) Jodidjonerna vandrar till anoden och avger där var sin elektron. Kaliumjonerna vandrar till katoden men där är det vattenmolekyler som tar upp elektronerna. b) K + I katod anod + C(s) C(s) K +, H O I, H O Katodreaktion: H O + e OH (aq) + H (g) Anodreaktion: I (aq) I (aq) + e 7.7. a) Cl. Enligt e o -värdena i tabell 7. har vatten lättare att oxideras till syre än kloridjoner till klor. Men syrgas har svårt för att utvecklas på vissa ämnen, bl.a. på kol. Det behövs en viss s.k. överspänning för att syrgas ska utvecklas. Därför bildas det (mest) klorgas. b) H 7.8. a) Katodreaktion: H + (aq) + e H (g) Anodreaktion: H O 4H + (aq) + O (g) + 4e b) Totalt: H O H (g) + O (g) Liber AB. Denna sida får kopieras. 81

8 Lösningar till frågor på avsnitt i kap 1 i Gymnasiekemi A 7.9. a) Oxidationsmedel: mangandioxid, MnO Reduktionsmedel: metallisk zink b) Kolstaven tjänstgör som positiv pol och leder elektronerna från den yttre strömkretsen till mangandioxiden som är packad runt kolstaven. c) Zn(s) + MnO (s) + NH 4 + (aq) MnOOH(s) + Zn (aq) + NH 3 (aq) a) Al(s) vattenlösning som innehåller joner Cu + b) Aluminium löses och syre tar hand om elektronerna som då frigörs. Minuspol: Al(s) Al 3+ (aq) + 3e Pluspol: O (g) + H O + 4e 4OH (aq) Al 3+ -jonerna och OH -jonerna bildar hydroxidfällning a) Järn(II,III)oxid, Fe 3 O 4 b) SO (aq) + O (aq) + H O H SO 4 (aq) c) Fe(s) H SO 4 (aq) Fe 3 O 4 + d) Minuspol: Fe(s) Fe (aq) + e Pluspol: O (aq) +H O + 4e 4OH (aq) Därefter reagerar OH med Fe : Fe (aq) + OH (aq) Fe(OH) (s) 4Fe(OH) (s) + O (aq) 4FeOOH(s) + H O e) Atmosfärisk korrosion 7.3. c är felaktigt. Det är den negativa polen som finns i mitten under droppen (där järnet korroderar) a) Man ger plåten en skyddande hinna av svårlösligt järnfosfat. b) Ett metallföremål får ett tunt skikt av zink genom elektrolytisk utfällning. c) Man ger metallföremålet ett skyddande zinkskikt genom att doppa det i smält zink. d) Järnplåt får ett skyddande tennskikt antingen på elektrolytisk väg eller genom doppning i smält tenn. e) Man har fäst plattor av zink eller aluminium på t.ex. ett fartygsskrov. Plattorna, fartygsskrovet och havsvattnet bildar galvaniska celler där plattorna blir lösningspoler (offeranoder) c och d är felaktiga Man elektrolyserar med likström. Lösningens halt av kopparsulfat är i stort sett konstant därför att anoden av råkoppar löses upp i samma takt som ren koppar fälls ut på katoden Guld och silver (som är ädlare än koppar) bildar ett slam under anoden, det s.k. anodslammet. Zink och nickel är oädla metaller och finns i lösningen a) Aluminiumoxid, Al O 3 (framställd av mineralet bauxit), kryolit, Na 3 AlF 6, och kol (till anoder) b) När aluminiumoxiden smälter frigörs aluminium- och syrejoner: Al O 3 (s) Al 3+ (l) + 3O (l) Katodreaktion: 4Al 3+ (l) + 1e 4Al(l) Anodreaktion: 6O (l) + 3C(s) 3CO (g) + 1e Totalt: Al O 3 (l) + 3C(s) 4Al(l) + 3CO (g) a) Positiv pol: Blydioxid, PbO, på en gallerformad blyelektrod Negativ pol: Poröst bly på en gallerformad blyelektrod Elektrolyt: Svavelsyra (ganska hög koncentration) b) Man bestämmer svavelsyralösningens densitet. Den är högst när ackumulatorn är laddad och sjunker successivt när man tar ut ström a) Pluspol: PbO (s) + 3H + (aq) +HSO 4 (aq) + e PbSO 4 (s) + H O Minuspol: Pb(s) + HSO 4 (aq) PbSO 4 (s) + H + (aq) + e b) Anodreaktion: PbSO 4 (s) + H O PbO (s) + 3H + (aq) +HSO 4 (aq) + e Katodreaktion: PbSO 4 (s) + H + (aq) + e Pb(s) + HSO 4 (aq) a, b och d är korrekta. Liber AB. Denna sida får kopieras. 8