Fjerning av rust fra jerngjenstand ved elektrolyse

Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.

Rust ble fjernet fra en gammel gjenstand av jern ved elektrolyse. Elektroden A er den rustne gjenstanden, og elektrode B består av rustfritt stål, se figur 1. Reaksjonen foregår i en vannløsning av natriumkarbonat, $N a_{2} C O_{3}$ .

Figur 1: Elektrolyseoppsett med rusten saks som elektrode A og en stålstav som elektrode B i vann med oppløst Na2CO3, koblet til en strømkilde, med gassbobler ved elektrode B

Reaksjonen som skjer ved gjenstanden av jern, er

F e^{3 +} + 3 e^{-} \to F e

Rust blir redusert til jern.

Hva er katode i denne cellen?

Hvilken vei går elektronene gjennom den ytre lederen?

Elektrode B av rustfritt stål reagerer ikke i denne elektrolysen. Det er vann som reagerer og danner en gass.

Skriv reaksjonsligningen for halvreaksjonen som skjer ved elektrode B.

Fasit

Elektrode A, den rustne jerngjenstanden, er katode.

Elektronene går fra elektrode B, gjennom strømkilden, til elektrode A.

$2 H_{2} O (l) \to O_{2} (g) + 4 H^{+} (a q) + 4 e^{-}$ (eller $4 O H^{-} (a q) \to O_{2} (g) + 2 H_{2} O (l) + 4 e^{-}$ )

LøsningsforslagKI-generert

Katoden er elektroden der det skjer en reduksjon. Ved elektrode A blir jern(III) i rusten redusert til jern:

F e^{3 +} + 3 e^{-} \to F e

Elektrode A, den rustne gjenstanden, er derfor katode. I en elektrolysecelle er katoden koblet til minuspolen på strømkilden.

Vedlegget gir $E^{\circ} (F e^{3 +} / F e) = - 0,04 V$ . Reduksjon av vann til hydrogen har $E^{\circ} = - 0,83 V$ . Jern(III) blir altså lettere redusert enn vann, så det er jern som dannes ved katoden.

Elektrode B er anode. Der blir vann oksidert, og elektroner blir frigjort. Strømkilden driver disse elektronene gjennom den ytre lederen til katoden. Ved katoden blir elektronene brukt til å redusere $F e^{3 +}$ .

Elektronene går altså fra elektrode B, gjennom strømkilden, til elektrode A.

Elektrode B er anode, så her skjer en oksidasjon. Vann blir oksidert til oksygengass. Det er denne gassen som bobler opp ved elektroden.

Vi snur halvreaksjonen $O_{2} + 4 H^{+} + 4 e^{-} \to 2 H_{2} O$ ( $E^{\circ} = 1,23 V$ ) fra vedlegget:

2 H_{2} O (l) \to O_{2} (g) + 4 H^{+} (a q) + 4 e^{-}

Løsningen av natriumkarbonat er basisk. Hydrogenionene som dannes, reagerer derfor straks med basen i løsningen. Halvreaksjonen kan også skrives for basisk løsning. Da snur vi $O_{2} + 2 H_{2} O + 4 e^{-} \to 4 O H^{-}$ ( $E^{\circ} = 0,40 V$ ):

4 O H^{-} (a q) \to O_{2} (g) + 2 H_{2} O (l) + 4 e^{-}

Begge skrivemåtene viser at det dannes oksygengass ved elektrode B.

Vedlegg

Vedleggene i oppgavesettet til Kjemi 2 V2023. De kunne brukes på hele eksamen, også del 1 (om hjelpemidlene).

Åpne på egen side: Tabeller og formler i kjemi

Oppgavedata

Hentet fra: Kjemi 2 V2023, del 1, oppgave 4
Del: Del 1, uten hjelpemidler, med vedlegg — les om hjelpemidler
Hjelpemidler: Skrivesaker og linjal
Vedlegg i oppgavesettet
Ingen kalkulator eller digitale verktøy. Vedleggene i oppgavesettet kan brukes på begge deler.
Kategori: 1
Vanskegrad: 1
Temaer: Elektrolyse, Redoksreaksjoner

Fjerning av rust fra jerngjenstand ved elektrolyse

Innstillinger

Utseende

Oppgaver og visning

Utskrift

Synkronisering

Sync på tvers av enheter

Fjerning av rust fra jerngjenstand ved elektrolyse

Lov på eksamen

Forstå oppgaven med en KI

Tastatursnarveier

Navigasjon

I oppgave

Fjerning av rust fra jerngjenstand ved elektrolyse

Fjerning av rust fra jerngjenstand ved elektrolyse

Lov på eksamen

Temaer