Redoxpotentiale: Übungsaufgaben

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Abhängigkeit vom pH-Wert

Eine Lösung enthält Dichromat-Ionen mit c(Cr2O72-) = 0,1 mol/L und Chrom(III)-Ionen mit c(Cr3+) = 0,001 mol/L. Die Lösung wird durch Säurezugabe angesäuert. Berechne das Redoxpotential dieses Redoxpaares bei a) pH = 7; b) pH =1; c) pH = 3.

1. Reaktionsgleichung formulieren und Anzahl z der übertragenen Elektronen ermitteln:

Cr2O72- + 14 H+ + 6 e-Pfeil.gif2 Cr3+ + 7 H2O
z = 6

2. Standard-Elektrodenpotential UH0 des Redoxpaares (Ox/Red) aus Spannungsreihe ermitteln (z. B. Chemie heute, S. 141):

UH0(Cr2O72-/Cr3+) = 1,33 V

3. Einsetzen der Zahlenwerte in die Nernstsche Gleichung:

UH(Ox/Red) = UH0(Ox/Red) + (0,059 V/z· log10 c(Ox)/c(Red)

4. Unter Berücksichtigung des pH-Wertes ergibt sich nach den Regeln des Massenwirkungsgesetzes in saurer Lösung:

UH(Ox/Red) = 1,33 V + (0,059 V/6) · log10 [c(Cr2O72-· c(H+)14/c(Cr3+)2]

a) für pH = 7 gilt damit:

UH(Ox/Red) = 1,33 V + (0,059 V/6) · log10 [0,1 · (10-7)14 / (10-3)2]

Zehnerpotenzen zusammenfassen:

UH(Ox/Red) = 1,33 V + (0,059 V/6) · log10[10-93]

Zwischenergebnis:

UH(Ox/Red) = 1,33 V + (0,059 V/6) · (-93)

Ausrechnen:

UH(Ox/Red) = 0,42 V