Obliczanie SEM ogniwa: zadania z rozwiązaniami

SEM, czyli siła elektromotoryczna, brzmi jak coś, co wymaga fizyki z drugiego semestru studiów. A to jedno odejmowanie: potencjał katody minus potencjał anody. Na maturze nie obowiązuje równanie Nernsta, więc liczymy tylko potencjał standardowy i tyle. Trzy prawdziwe zadania, część z filmem. Lecimy.

📘Nie ogarniasz jeszcze teorii? Zacznij tu: Ogniwo galwaniczne, podstawy →

Jeden wzór i jedna zasada

Cały wzór to SEM = EK − EA, czyli potencjał katody minus potencjał anody. Zasada, która rozstrzyga resztę: redukuje się to półogniwo, które ma wyższy potencjał standardowy (to jest katoda), a niższy się utlenia (anoda). Wartości E° odczytujesz z szeregu elektrochemicznego w tablicach maturalnych. Zobacz, jakie to proste.

Zadanie 1klasyk: ogniwo Daniella

Podczas pracy pewnego ogniwa zachodzi reakcja: Zn + Cu2+ ⟶ Zn2+ + Cu. Korzystając z szeregu elektrochemicznego metali, przedstaw schemat ogniwa i oblicz jego SEM dla warunków standardowych.

Rozwiązanie tłumaczę na filmie:

Pokaż rozwiązanie

Z tablic: E°(Cu2+/Cu) = +0,34 V oraz E°(Zn2+/Zn) = −0,76 V. Miedź ma wyższy potencjał, więc to ona się redukuje (katoda), a cynk utlenia (anoda). Schemat piszemy od anody:

Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cu

SEM to potencjał katody minus anody:

SEM = 0,34 − (−0,76) = 1,10 V
SEM = 1,10 V
Zadanie 2z równania do schematu

Podczas pracy pewnego ogniwa zachodzi reakcja: 3Cd + 2Bi3+ ⟶ 3Cd2+ + 2Bi. Przedstaw schemat ogniwa i oblicz jego SEM dla warunków standardowych.

Pokaż rozwiązanie

Z równania widać, kto co robi: kadm oddaje elektrony (Cd ⟶ Cd2+, utlenianie, anoda), a bizmut je przyjmuje (Bi3+ ⟶ Bi, redukcja, katoda). Z tablic E°(Bi3+/Bi) = +0,31 V oraz E°(Cd2+/Cd) = −0,40 V. Schemat:

Cd | Cd2+ || Bi3+ | Bi
SEM = 0,31 − (−0,40) = 0,71 V
SEM = 0,71 V

Współczynniki (3 i 2) nie wchodzą do wzoru na SEM. Potencjał standardowy nie zależy od tego, ile moli reaguje.

Zadanie 3prawda czy fałsz

Ogniwo opisano schematem X | X+ || Y− | Y. Potencjał standardowy pary X, X+ wynosi E° = −0,44 V, a pary Y−, Y wynosi E° = 0,33 V. Oceń zdania (P/F): (1) reakcja X + Y ⟶ X+ + Y− jest samorzutna; (2) reakcja X+ + Y− ⟶ X + Y jest samorzutna; (3) SEM = 0,77 V; (4) SEM = −0,77 V.

Rozwiązanie tłumaczę na filmie:

Pokaż rozwiązanie

Y ma wyższy potencjał (0,33 > −0,44), więc to Y się redukuje (katoda), a X utlenia (anoda). SEM ogniwa:

SEM = EK − EA = 0,33 − (−0,44) = 0,77 V

(1) W tej reakcji X się utlenia, a Y redukuje, dokładnie tak jak w ogniwie ⟹ samorzutna, P. (2) To reakcja odwrotna, więc niesamorzutna, F. (3) SEM wyszło dodatnie 0,77 V ⟹ P. (4) Wartość ujemna ⟹ F.

P, F, P, F  (SEM = 0,77 V)

Jedno odejmowanie, zero magii

SEM = katoda minus anoda, i po strachu.

W kursie łączę SEM z szeregiem elektrochemicznym, przewidywaniem kierunku reakcji i samorzutnością procesów: teoria po ludzku, filmy i zestaw zadań z pełnymi rozwiązaniami. Krok po kroku, aż po maturę.

To wycinek z lekcji o obliczaniu SEM. W kursie jest ich znacznie więcej: schematy ogniw, przewidywanie kierunku i samorzutności reakcji, zadania maturalne z lat ubiegłych i pełen zestaw zadań z tego działu.

Chcesz ogarnąć chemię na spokojnie?

Rozkładam maturę z chemii na czynniki pierwsze, krok po kroku

Cała teoria i zadania wytłumaczone po ludzku, z filmami do wielu z nich, tak żeby chemia w końcu miała sens. Zobacz kurs maturalny, albo zacznij od darmowego kursu i sprawdź, jak tłumaczę, zanim cokolwiek wydasz.

Darmowy kurs dostajesz na swoje konto. Bez spamu.