6. Metallerna och deras föreningar, redoxformler, redoxtitrering

6. Metallerna och deras föreningar, redoxformler, redoxtitrering 6.1. Ange oxidationstalet för svavel i följande föreningar: a) H 2 SO 4 b) SO 2 c) H 2 SO 3 d) H 2 S 2 O 8 2 e) SO 3 6.2. Ange oxidationstalet för vanadin, V, i följande joner/föreningar a) VO 2+ b) NH 4 VO 3 c) V 2 (SO 4 ) 3 d) VBr 4 3 e) V(CN) 6 6.3. Ange formeln för aluminiumhydrid och oxidationstalen för de atomer som ingår. 6.4. Definiera oxidation och reduktion som oxidationstalsförändringar. 6.5. Ange vilka av följande övergångar som innebär en oxidation respektive en reduktion: a) H 2 S S b) Fe 3+ Fe 2+ c) SO 2 S d) V 2 O 5 VO 3 e) Cu + Cu 2+ 6.6. Vilken/vilka av följande processer innebär en oxidation? a) MnO 4 Mn 2+ b) MnO 4 MnO 4 2 c) MnO 4 MnO 2 d) MnO 2 MnO 4 2 e) Mn 2+ MnO 2 6.7. Vilken/vilka av följande processer innebär en reduktion? a) SO 2 2 3 SO 4 b) S 2 S c) S 2 O 2 2 3 S 4 O 6 d) S 2 O 2 3 S e) S 2 O 2 2 3 SO 4 6.8. I vilken/vilka av följande reaktioner ändras inte svavlets oxidationstal? a) S + O 2 SO 2 b) SO 2 + 2H 2 S 2H 2 O + 3S c) PbO 2 + SO 2 PbSO 4 d) SO 3 + H 2 O H 2 SO 4 e) H 2 SO 3 H 2 O + SO 2 6.9. Väte och fluor reagerar med varandra enligt formeln H 2 (g) + F 2 (g) 2HF(g) Vilket eller vilka av följande påståenden är felaktiga? a) Väte oxideras vid reaktionen. b) Fluor reduceras vid reaktionen. c) Oxidationstalet är noll för väte i H 2. d) Oxidationstalet är +I för fluor i HF. e) Oxidationstalet är noll för fluor i F 2. f) Väte är oxidationsmedel i reaktionen. 6.10. Många grundämnen kan bilda föreningar där de har olika OT. När man ska namnge sådana föreningar brukar man ange den aktuella atomens OT. Ange med denna metod namnen för ämnena med följande formler: a) CuCl b) CuCl 2 c) FeSO 4 d) Fe 2 (SO 4 ) 3 6.11. Om ett grundämnes atomer har två olika OT i samma förening anger man båda värdena. Oxiderna i a) och b) anger vilka OT järnatomerna vanligen har. I oxiden i c) ingår järnatomer som har olika OT (när man ska sätta ut OT är det lämpligt att skriva formeln FeFe 2 O 4 ). För blyoxiderna i d), e) och f) gäller motsvarande. Ange namnen för alla oxiderna och sätt ut OT för metallatomerna i c) och f). a) FeO b)fe 2 O 3 c) Fe 3 O 4 d) PbO e) PbO 2 f) Pb 3 O 4 6.12. Skriv formeln för en eventuell reaktion mellan a) tenn och saltsyra (Sn 2+ -joner bildas) b) järn och utspädd svavelsyra c) koppar och saltsyra d) aluminium och saltsyra e) bly och utspädd svavelsyra. 6.13. a) Vad menas med en oxiderande syra? b) Ge exempel på två sådana syror. 6.14. a) Redogör för hur de icke-väteutdrivande metallerna förhåller sig till salpetersyra och koncentrerad svavelsyra. b) Ange något sätt att lösa guld. 6.15. a) Fyra viktiga oädla metaller är relativt motståndskraftiga mot oxiderande syror, t.ex. mot salpetersyra. Vilka är dessa metaller? b) Vad är orsaken till att de nämnda metallerna inte reagerar med salpetersyra. 6.16. Vilken gasformig förening bildas i störst mängd när man låter zink reagera med a) koncentrerad salpetersyra b) varm, utspädd salpetersyra? Liber AB. Denna sida får kopieras. 18

6.17. Skriv reaktionsformeln (i jonform) för upplösning av zink i a) utspädd saltsyra b) utspädd svavelsyra c) utspädd salpetersyra under förutsättning att kvävemonoxid bildas. 6.18. Skriv reaktionsformeln för upplösning av tenn i salpetersyra. Det bildas fast tenndioxid, SnO 2, och kvävemonoxid. 6.19. Bestäm koefficienterna i följande reaktionsformler: a) Hg + NO 3 + H + Hg 2 2+ + NO + H 2 O b) P + NO 3 + H + H 3 PO 4 + NO 2 + H 2 O 6.20. Skriv formeln för reaktionen mellan a) silver och varm, utspädd salpetersyra (NO bildas) b) nickel och koncentrerad salpetersyra (Ni 2+ och NO 2 bildas). 6.21.* Skriv reaktionsformeln för upplösning av magnesium i utspädd salpetersyra under förutsättning att det bildas a) kvävgas b) ammoniumjoner. 6.22.*. Bestäm koefficienterna i följande ofullständiga reaktionsformler. Komplettera med andra partikelslag (H +, OH, H 2 O) om det behövs. a) MnO 2 + I Mn 2+ + I 2 (sur lösning) b) MnO 4 + H 2 C 2 O 4 Mn 2+ + CO 2 (sur lösning) c) I 2 + Br 2 IO 3 + Br (alkalisk lösning) 6.23. Vad är anledningen till att magnesium är relativt beständigt i luft? 6.24. Redogör kortfattat för hur de viktiga bruksmetallerna aluminium, zink och järn förhåller sig till luft och vatten. 6.25. a) Vad menas med att en metall blir passiverad? b) Ge exempel på metaller som blir passiverade i luft. 6.26. En riktigt ren kopparyta är röd och metallglänsande. a) I luft försvinner glansen så småningom. Med tiden mörknar färgen. Vad beror de angivna förändringarna på? b) Koppar som används utomhus, t.ex. till takbeläggning, får med tiden ett ytskikt av karakteristiskt utseende. Vilken färg får skiktet och vad kallas det? 6.27. Ordna följande grundämnen efter avtagande reducerande förmåga: Ag, Al, Au, Cu, Fe, H, Mg, Na 6.28. Skriv formeln för reaktionen som eventuellt sker då a) ett aluminiumbleck läggs i en kopparsulfatlösning b) ett kopparbleck läggs i en zinksulfatlösning c) en kvicksilverdroppe hälls ned i en blynitratlösning. 6.29. Två av följande grundämnen förekommer inte i fri form i naturen. Vilka? a) Aluminium b) Kalcium c) Kol d) Koppar e) Kvicksilver 6.30. År 1970 beräknade man att de kända brytvärda guldfyndigheterna skulle kunna ge ca 1 10 4 ton guld. Havsvatten innehåller ca 4 10 9 g guld per dm 3. Den totala vattenmängden i världshaven uppskattas till ca 1 10 21 dm 3. Hur mycket guld finns enligt dessa uppskattningar i världshaven? 6.31. Metallen magnesium framställs genom elektrolys av smält magnesiumklorid. Utgångsämnet är oftast en blandning av magnesiumsalter som hämtats från havsvatten eller från saltavlagringar i naturen, t.ex. MgCl 2 eller MgSO 4. Av den orena blandningen framställer man först ren magnesiumklorid enligt följande schema: 2+ Ca(OH) 2 HCl Mg (aq) Mg(OH) 2(s) HCl indunst.+torkning MgCl (aq) MgCl (s) 2 2 Skriv formlerna för reaktionerna i detta schema. 6.32. Ange formlerna för några viktiga a) kvävegödselmedel b) fosfatgödselmedel. 6.33. Ange formler och korrekta namn för föreningarna med följande trivialnamn: a) soda b) kaustik soda c) bränd kalk d) bikarbonat e) pottaska f) vattenglas g) släckt kalk h) karbid i) gips j) salmiak Liber AB. Denna sida får kopieras. 19

6.34. a) Skriv formlerna för upplösning av kalciumkarbonat i kolsyrahaltigt vatten. b) Vad kallas vatten som innehåller bl.a. kalciumjoner i relativt hög koncentration? c) När man värmer den lösning som erhållits genom reaktionen i a) bildas en fällning av kalciumkarbonat. Vad är anledningen till detta? 6.35. a) Skriv formeln för kalkbränning. b) Skriv formeln för reaktionen mellan kalciumoxid och vatten. c) Vad kallas reaktionen i dagligt tal? d) Vilket ungefärligt ph-värde har 0,005 mol/dm 3 Ca(OH) 2? 6.36. a) Ange några användningsområden för kalciumhydroxid. b) Vad består murbruk av? c) Skriv formeln för reaktionen som sker då murbruk hårdnar. d) Varför är nybyggda tegelhus fuktiga? 6.37. a) Varför är det mindre lämpligt att använda tvåltvättmedel om vattnet är hårt? b) Syntetiska tvättmedel innehåller bl.a. soda och natriumtrifosfat. Vilka uppgifter har dessa ämnen i tvättprocessen? 6.38. Vilken är skillnaden mellan avhärdat och totalavsaltat ( avjonat ) vatten? 6.39. Hårt vatten innehåller bl.a. kalciumvätekarbonat, Ca(HCO 3 ) 2. Vad händer när hårt vatten får rinna genom a) en vätejonmättad katjonbytare och därefter b) en hydroxidjonmättad anjonbytare? 6.40. Ange även med reaktionsformel hur aluminium förhåller sig till a) vatten b) saltsyra c) salpetersyra d)* natriumhydroxid. 6.41. Avloppsvattnet från hushållen renas på flera olika sätt. a) Vilka är de tre stegen i reningsprocessen? b) Hur sänks halten av 1. organiska ämnen 2. fosfat 3. nitrat? 6.42. Följande tabell visar hur mycket kadmium i form av olika kadmiumföreningar som en människa kan få i sig på olika sätt. Haltbeteckningen ppb betyder parts per billion, dvs. bråkdelen 1:10 9. Daglig Innehåll av Upptagning förbrukning kadmium i kroppen Föda 1,4 kg 40 ppb 5,0 % Vatten 1,0 kg 2,0 ppb 5,0 % Luft 20 m 3 0,005 µg/m 3 40 % Cigaretter 19 st. 1,0 µg/st. 40 % Beräkna det dagliga upptaget av kadmium i µg för en person som konsumerar föda, vatten, luft och cigaretter enligt tabellen. 6.43. En supraledande förening har formeln YBa 2 Cu 3 O 7 x. Som framgår av formeln kan syrehalten variera något (föreningen innehåller i genomsnitt något mindre än sju syreatomer per formelenhet). Föreningen tillhör en grupp av supraledare som brukar kallas 1-2-3-supraledare eftersom substansmängdförhållandet Y:Ba:Cu = 1:2:3. Ämnet som är en keram framställs genom att man upphettar en blandning av yttrium(iii)oxid, Y 2 O 3, bariumperoxid, BaO 2, och koppar(ii)oxid, CuO, till ca 930 C under några timmar. a) Skriv reaktionsformeln för bildning av YBa 2 Cu 3 O 7 x ur de tre metalloxiderna. Syreatomerna behöver inte balanseras exakt. b) Man ska framställa den supraledande föreningen och vill utgå från 0,60 g yttrium(iii)oxid. Beräkna massan bariumperoxid och koppar(ii)oxid som ska blandas med yttrium(iii)oxiden. 6.44. I spillvattnet från en galvanisk industri finns bl.a. krom(iii)- och järn(iii)-salter. Man renar spillvattnet genom att fälla ut de nämnda metalljonerna som hydroxider: Cr 3+ (aq) + 3OH (aq) Cr(OH) 3 (s) Fe 3+ (aq) + 3OH (aq) Fe(OH) 3 (s) Det dagliga utsläppet är ca 1,2 m 3 spillvatten där Cr 3+ -halten är 150 mg/dm 3 och Fe 3+ -halten 350 mg/dm 3. Beräkna massan natriumhydroxid som utfällningen förbrukar per dag. 6.45. a) Vilket är det ljuskänsliga ämnet på en fotografisk plåt? b) Vad händer när plåten belyses? c) Vad sker när den exponerade plåten framkallas? d) En framkallad plåt fixeras. Vad händer då? e) Varför kopieras den bild man fått fram i d)? 6.46. 18 karats guld innehåller 18 massdelar guld på 24 massdelar legering (se Gymnasiekemi A sidan 188). Legeringens densitet är 16,8 g/cm 3. Beräkna guldkoncentrationen i legeringen, uttryckt i mol/dm 3. Liber AB. Denna sida får kopieras. 20

6.47. Man ska bestämma substansmängden järn(ii)joner genom att titrera en surgjord provlösning med en lösning av kaliumpermanganat, KMnO 4. a) Vilken lösning ska finnas i byretten? b) Vilka joner bildas av järn(ii)jonerna respektive permanganatjonerna? c) Skriv reaktionsformeln. d) På vilket sätt indikeras ekvivalenspunkten? 6.48.* Man bestämde koncentrationen för en lösning av oxalsyra, H 2 C 2 O 4, genom att titrera ett prov med en lösning av kaliumpermanganat, KMnO 4, i sur lösning. Oxalsyran oxideras då till koldioxid. a) Sätt ut koefficienterna i följande ofullständiga reaktionsformel: MnO 4 + H 2 C 2 O 4 + H + Mn 2+ + CO 2 + H 2 O b) Man titrerade 15,0 cm 3 av oxalsyralösningen med en permanganatlösning som hade koncentrationen 0,020 mol/dm 3. Vid ekvivalenspunkten hade det gått åt 15,4 cm 3 av permanganatlösningen. Beräkna oxalsyralösningens koncentration (mol/dm 3 ). 6.49. a) Ange formeln för den komplexa jon som koppar(ii)joner bildar med ammoniak? Vad heter jonen? b) Vilken är centralatom respektive ligand i den komplexa jonen? c) Vilket är koordinationstalet? d) Hur är liganderna placerade runt centralatomen i den komplexa kopparjonen? 6.50. a) Vilken färg har en utspädd lösning av kopparsulfat? b) Skriv formeln för den hydratiserade kopparjonen. c) Man sätter ammoniak till en kopparsulfatlösning. Då bildas först en ljusblå fällning av kopparhydroxid. Skriv formeln för reaktionen. d) Sedan sätter man till ganska mycket ammoniak. Vad händer då? e) Skriv formeln för den reaktion som sker i d). 6.51. a) Vad menas med ett kelatkomplex? b) Hur många molekyler diaminoetan, H 2 N CH 2 CH 2 NH 2, kan komplexbindas av en koppar(ii)jon? c)* Rita strukturformeln för den komplexa jonen. 6.52.* a) Vad betyder beteckningen EDTA? b) Skriv strukturformeln för EDTA. c) Hur många tänder har EDTA-jonen när den bildar komplex? d) Vad menas med att EDTA bildar ett 1,1-komplex med praktiskt taget alla metalljoner? 6.53. Man bestämde hårdheten för ett vatten genom titrering med 0,0100 mol/dm 3 EDTA. 100,0 cm 3 vatten förbrukade 12,4 cm 3 av EDTA-lösningen. Beräkna koncentrationen av kalciumjoner i vattnet (egentligen bestäms [Ca 2+ ] + [Mg 2+ ]). Ange koncentrationen i mmol/dm 3. Liber AB. Denna sida får kopieras. 21

Frågor på avsnitt i Gymnasiekemi A 6.54. Ta reda på formlerna för de viktiga mineral som ingår i a) svavelkis b) kopparkis c) blodstensmalm d) magnetit e) bauxit f) kryolit 6.55. a) Vilket är det viktigaste reduktionsmedlet vid framställning av metall ur en metalloxid? b) Vilken kolförening deltar i allmänhet i själva reduktionsprocessen? c) Skriv formeln för den reduktion av järn(iii)oxid som sker i masugnen (se Gymnasiekemi A sidan 285). 6.56. a) Vad är tackjärn? b) Vad menas med färskning av tackjärn? c) Beskriv kortfattat en färskningsmetod. 6.57.** Jämför alkalimetallerna och de alkaliska jordartsmetallerna i fråga om a) smältpunkt (t.ex. hos vilken grupp är smältpunkten högst?) b) hårdhet (vilka metaller är hårdast?) c) reaktivitet (vilka metaller är mest reaktiva?) 6.58. a) Ange några viktiga aluminiummineral i naturen. b) Vilket ar det viktigaste mineralet för framställning av aluminium? c)** Redogör kortfattat för framställning av aluminium. 6.59. a) Vilka är utgångsämnena vid framställning av tegel? b) Vilka ämnen används vid framställning av porslin? 6.60. a)** Ange kortfattat hur man framställer cement. b) Vad är betong? c) Vad är armerad betong? 6.61. Ange rationella namn och formler för ämnena med följande trivialnamn: a) zinkvitt b) titanvitt c) rödfärg d) lapis e) rost 6.62. a) Vilka är myntmetallerna? b) Vilken är den viktigaste användningen av ren koppar? c) Ange några viktiga legeringar där koppar är huvudbeståndsdel. 6.63. Legeringar har ofta egenskaper som markant avviker från de ingående ämnenas egenskaper. Ge exempel på några sådana viktiga egenskaper. 6.64. a) Ange ett par viktiga kopparmineral för framställning av koppar. b)** Ange i stora drag hur man renar råkoppar. c) Vad är anodslam? Liber AB. Denna sida får kopieras. 22

7. Elektrokemi 7.1. I en galvanisk cell med redoxparen Ag + (aq)/ag(s) och Al 3+ (aq)/al(s) blir silverblecket positiv pol. a) Skriv cellschemat. b) Skriv formlerna för elektrodreaktionerna. c) Skriv formeln för cellreaktionen. 7.2. a) Är elektrodprocessen vid den positiva polen i en galvanisk cell en oxidation eller en reduktion? b) Två redoxpar med olika oxidationsstyrka kopplas samman till en galvanisk cell. Vilket av redoxparen bildar den positiva halvcellen? 7.3. En halvcell består av ett kopparbleck som doppar ner i utspädd svavelsyra. a) Vad menas med halvcellens elektrodpotential? b) Hur uppstår elektrodpotentialen? c) Kan man mäta en elektrodpotential? Motivera svaret. 7.4. a) Vilken användning har en standardelektrod? b) Ange namn och sammansättning på den standardelektrod mot vilken andra redoxpars elektrodpotentialer är angivna. c) Vilken är elektrodpotentialen för den standardelektrod som avses i b)? 7.5. Redogör för hur en vätgaselektrod är konstruerad. Ange också formeln för elektrodprocessen. 7.6. Man vill bestämma normalpotentialen för redoxparet Zn 2+ /Zn(s) med hjälp av en vätgaselektrod. a) Skriv cellschemat för den galvaniska cell man då ska bygga upp. b) Skriv formler för elektrodreaktionerna. 7.7. För den galvaniska cellen Fe(s) Fe 2+ (aq) (1,0 mol/dm 3 ) H + (aq) (1,0 mol/dm 3 ) Pt + H 2 (g, 101,3 kpa) är emk = 0,44 V. Vilken är elektrodpotentialen för den vänstra halvcellen? 7.9. Cellförloppet i en galvanisk cell är 3Cu 2+ + 2Al(s) 3Cu(s) + 2Al 3+ a) Skriv formler för elektrodreaktionerna i de båda halvcellerna. b) Beräkna cellens emk om lösningarna har koncentrationen 1,0 mol/dm 3. 7.10. För följande galvaniska cell Cd(s) Cd 2+ (aq) H + (aq) Pt(s) + H 2 (g, 101,3 kpa) är emk = 0,40 V. Vilken är normalpotentialen för redoxparet Cd 2+ /Cd? 7.11. För cellen In(s) In 3+ (aq) Ag + (aq) Ag(s) + är emk = 1,14 V. a) Beräkna normalpotentialen för redoxparet In 3+ /In. Hämta e o -värdet för Ag + /Ag från tabell 7.2. b) Är indium en väteutdrivande metall? 7.12*. I en galvanisk cell sker reaktionen Sn 2+ (aq) + Cl 2 (g) Sn 4+ (aq) + 2Cl (aq) Klorgasen har trycket 101,3 kpa. Alla jonkoncentrationer är 1,0 mol/dm 3. Elektroderna består av två platinableck som doppar ner i var sin lösning. I klorelektroden som är positiv pol bubblar klorgasen upp runt platinablecket (jämför med vätgaselektroden). a) Skriv cellschema. b) Cellens emk är 1,21 V. Beräkna normalpotentialen för redoxparet Sn 4+ / Sn 2+. 7.13.* I en galvanisk cell är cellreaktionen Cl 2 (g) + 2I (aq) 2Cl (aq) + I 2 (aq) Båda elektroderna utgörs av platinableck. Den ena elektroden doppar ner i en lösning som innehåller natriumjodid och jod. Den andra elektroden står i en natriumkloridlösning och omspolas av klorgas. Skriv cellschemat. 7.8. För en galvanisk cell är cellreaktionen Zn(s) + 2Ag + (aq, 1,00 mol/dm 3 ) Zn 2+ (aq, 1,00 mol/dm 3 ) + 2Ag(s) a) Skriv cellschemat b) Beräkna cellens emk (e o -värden finns i tabell 7.2 i läroboken). Liber AB. Denna sida får kopieras. 23

7.14.* I cellen Ag(s) AgI(s) Cu 2+ (aq) I (1,00 mol/dm 3 Cu(s) + ) består den vänstra halvcellen av en silvertråd täckt med silverjodid. Tråden står i en kaliumjodidlösning med koncentrationen 1,00 mol/dm 3. a) Vilka är de båda redoxparen? b) Cellens emk är 0,49 V. Beräkna normalpotentialen för redoxparet i den vänstra halvcellen. c) Skriv formlerna för elektrodreaktionerna och cellreaktionen. 7.15. För den galvaniska cellen Mn(s) Mn2+ (aq) H + (aq) Pt(s) + H 2 (g, 101,3 kpa) är emk = 1,2 V. Vilken är elektrodpotentialen för den vänstra halvcellen? 7.16. Vilka av följande metaller är väteutdrivande? Au, Pb, Fe, Hg, Sn, Al, Ca, Cu, Ag Ta hjälp av tabell 7.2. 7.17. I vilket eller vilka av följande experiment kan man vänta att det sker en reaktion? Beskriv de förändringar som du tror kommer att ske. Man a) lägger en järnspik i en kopparnitratlösning b) lägger en kopparnubb i en zinkkloridlösning c) droppar silvernitratlösning på en kopparplåt. 7.18. I fem bägare som numrerats I V har man placerat metallstavar i saltlösningar enligt följande schema: I: Ag-stav i Ni(NO 3 ) 2 (aq) II: Pb-stav i AgNO 3 (aq) III: Pb-stav i Ni(NO 3 ) 2 (aq) IV: Ag-stav i Pb(NO 3 ) 2 (aq) V: Ni-stav i Pb(NO 3 ) 2 (aq) a) I vilka fall sker det en spontan reaktion? För redoxparet Ni 2+ / Ni är e o = 0,25 V. Övriga normalpotentialer anges i tabell 7.2. b) Skriv formler för de reaktioner som sker. 7.19. Kan klorgas oxidera järn(ii)joner till järn(iii)joner? Ta hjälp av normalpotentialtabellen. Skriv formeln för en eventuell reaktion. 7.20.* Nedan anges sex redoxpar. Alla koncentrationer är 1,0 mol/dm 3 och gastrycken 101,3 kpa. Vilket eller vilka av redoxparen kan (med den angivna reaktionsriktningen) reducera Cu 2+ till Cu(s)? Ta hjälp av tabell 7.2. a) H 2 (g) 2H + + 2e b) 2Cl Cl 2 (g) + 2e c) Au(s) Au 3+ + 3e d) MnO 4 + 8H + + 5e Mn 2+ + 4H 2 O e) Ag(s) Ag + + e f) Pb(s) Pb 2+ + 2e 7.21.* Väteperoxid, H 2 O 2, kan verka både som oxidationsmedel och som reduktionsmedel, dvs. både som elektrontagare och som elektrongivare: H 2 O 2 + 2H + + 2e 2H 2 O e o 1 = 1,78 V O 2 + 2H + + 2e H 2 O 2 e o 2 = 0,68 V a) Vad bildas av syret i väteperoxiden när den fungerar som oxidationsmedel respektive reduktionsmedel? b) Kan permanganatjoner oxidera väteperoxid i sur lösning? MnO 4 + 8H + + 5e Mn 2+ + 4H 2 O e o 3 = 1,51 V Motivera svaret. c) Kan väteperoxid oxidera jodidjoner i sur lösning? I 2 + 2e 2I e o 4 = 0,54 V Motivera svaret. 7.22.* Cerium tillhör den grupp av metalliska grundämnen som kallas lantanoider (atomnummer 58 71). Metallen kan bilda både cerium(iii)salter och cerium(iv)salter. För redoxparet Ce 4+ /Ce 3+ är normalpotentialen 1,61 V. Kan man använda klorgas för att oxidera cerium(iii)joner till cerium(iv)joner? Motivera svaret. 7.23. a) Vilken är den principiella skillnaden mellan cellreaktionen i en galvanisk cell och i en elektrolyscell? b) Vad kallas den positiva respektive den negativa elektroden i en elektrolyscell? c) Vid vilken av elektroderna i elektrolyscellen sker en oxidation? d) Hur transporteras elektriciteten genom ytterledningen respektive genom lösningen vid elektrolys? 7.24. Magnesium framställs genom elektrolys av smält, vattenfri magnesiumklorid. Skriv elektrolysschemat med katod- och anodreaktioner. Liber AB. Denna sida får kopieras. 24

7.25. a) Vad kallas i tekniken elektrolysen av en natriumkloridlösning? b) Vilken praktisk betydelse har denna elektrolys? c) Redogör för elektrodprocesserna vid elektrolys med kolanoder. 7.26. Man elektrolyserar en vattenlösning av kaliumjodid och använder kolelektroder. Då bildas jod vid den ena elektroden och vätgas vid den andra (se elektrolys av en vattenlösning av natriumklorid som behandlas i läroboken). a) Hur sker eltransporten genom lösningen? Ange vilka partiklar som vandrar, deras vandringsriktning och elektronöverföringar vid elektroderna. b) Skriv elektrolysschemat och formlerna för katod- och anodreaktioner. 7.27.* Man elektrolyserar en vattenlösning av magnesiumklorid med kolelektroder. Vilka av följande ämnen: O 2, Cl 2, H 2, Mg, HCl är troliga elektrolysprodukter vid a) anoden b) katoden? Se tabell 7.2 i läroboken. 7.28.* När man elektrolyserar en vattenlösning av svavelsyra med platinaelektroder bildas vätgas vid katoden och syrgas vid anoden. Det är vattenmolekylerna som oxideras till fritt syre vid anoden, se normalpotentialtabellen. a) Skriv formler för reaktionerna vid katoden och anoden. b) Skriv formeln för totalreaktionen. Frågor på avsnitt i Gymnasiekemi A 7.29. Följande figur visar hur ett ficklampsbatteri (salmiakelement) kan vara konstruerat: ; y ; y Positiv pol Mangandioxid och grafitpulver Lösning av zinkklorid och salmiak Kolstav Zinkbehållare Negativ pol Cellschemat kan skrivas (se Gymnasiekemi A, sidan 214): Zn(s) ZnCl 2 (aq), NH 4 Cl(aq) MnO 2 (s), C(s) + Den positiva elektroden utgörs av en kolstav som är omgiven mangandioxid (brunsten). Lösningen av zinkklorid och salmiak är gemensam för båda halvcellerna. a) Vilket är oxidationsmedlet respektive reduktionsmedlet i salmiakelementet? b) Vilken funktion har kolstaven? c) Skriv formeln för cellreaktionen. 7.30. Man använde vid ett tillfälle kopparspikar när man fäste aluminiumplåtar på ett tak. a) Beskriv den korrosionscell som snart bildades. Ange också poltecknen. b) Beskriv korrosionsförloppet med såväl ord som kemiska formler. 7.31. a) Vilken oxid bildar i allmänhet det yttersta skiktet på en järnplåt? b) Vi antar att det har bildats en vattenfilm på det oxidskikt som sitter på en järnplåt. I vattenfilmen löses svaveldioxid från luften. En viss reaktion katalyseras av oxidskiktet. Vilken? c) På den oxiderade järnytan uppstår lätt en lokalcell som leder till snabb korrosion. Vilken är denna lokalcell? d) Redogör för de reaktioner som leder till att järn korroderar (vi kan anta att miljön är svagt sur eller nästan neutral). e) Vad kallas denna typ av korrosion? Liber AB. Denna sida får kopieras. 25

7.32. Vid ett försök placerades en vattendroppe på ett järnbleck. Luft Vatten Järn Efter en stund kunde man med hjälp av en lämplig indikatorblandning (se Gymnasiekemi A sidan 291 figur 14.35) konstatera att järn(ii)joner hade bildats mitt under vattendroppen medan hydroxidjoner bildats längs droppens periferi. Vilket av följande påståenden är felaktigt? a) Järnjonerna bildas genom reaktionen Fe(s) Fe 2+ + 2e b) Den reaktion som ger hydroxidjoner är O 2 (g) + 2H 2 O + 4e 4OH c) Järnet under vattendroppens mitt blir positiv pol i en galvanisk cell. d) Om vattendroppen inte innehåller någon elektrolyt sker reaktionerna mycket långsamt. e) I vattendroppen bildas så småningom en fällning av rost. 7.33. Vad menas med a) fosfatering av järnplåt b) elförzinkning c) varmförzinkning d) förtenning e) katodiskt korrosionsskydd? 7.35. Råkoppar kan innehålla bl.a. guld, silver, zink och nickel som förorening. Dessa metaller avlägsnas ur kopparn genom elektrolytisk raffinering. Ange var föroreningarna hamnar under elektrolysprocessen. 7.36. a) Vilka ämnen förbrukas vid elektrolytisk framställning av aluminium? b) Skriv formlerna för elektrodprocesserna och totalreaktionen. 7.37. a) Redogör för sammansättningen av en laddad blyackumulator. b) Hur kan man undersöka laddningstillståndet hos en blyackumulator? 7.38.* Skriv formlerna för de elektrodprocesser som sker när en blyackumulator a) ger ström b) laddas. 7.39. Man tar ut elektrisk energi från en blyackumulator. Vilka av följande reaktioner/förändringar sker i ackumulatorn? a) Blydioxid förbrukas. b) Elektrolytlösningens densitet minskar därför att svavelsyra förbrukas. c) Vätgas utvecklas. d) Blysulfat bildas. e) Metalliskt bly bildas. 7.34. Följande påståenden gäller industriell raffinering av råkoppar genom elektrolys. Vilket eller vilka av påståendena är felaktigt/felaktiga? a) Katoden utgörs av ren koppar. b) Anoden utgörs av råkoppar. c) Man använder framför allt växelström vid elektrolysen. d) Mängden kopparsulfat i lösningen minskar under elektrolysen. Liber AB. Denna sida får kopieras. 26