Nullpunkt, Vorzeichen und Bezugselektroden — zehn Übungen, bis jede Messung auf der SHE-Skala landet.
Dein Fortschritt:
0 / 0 Aufgaben
1
Übungsaufgaben
Zehn Übungen von AFB I bis AFB III — jede gibt dir sofort Rückmeldung, bei Schwierigkeiten helfen zwei gestufte Tipps.
A1
Was gehört zur SHE?
AFB I
Nennen Sie alle Merkmale einer Standard-Wasserstoffelektrode.
Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden und klicke dann auf „Prüfen“.
pH 7 wäre c(H₃O⁺) = 10⁻⁷ mol/L — keine Standardbedingung. Die Elektrode muss inert sein und die Gleichgewichtseinstellung katalysieren; das kann nur Platin(mohr).
Ansatz: Standardbedingungen: 1 mol/L, 1013 hPa, 25 °C.
Weiter: Welches Metall reagiert nicht mit und katalysiert?
A2
Stimmt das?
AFB I
Entscheiden Sie, ob die Aussage zutrifft.
Fünf Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann startest du die Serie mit „Neue Runde“ neu.
Aussage 1 von 5
Nullpunkt, Vorzeichen, stromlose Messung — die drei Säulen der Potenzialmessung.
Ansatz: Was ist Vereinbarung, was Messung?
Weiter: Wer reagiert an der SHE?
A3
Die SHE in Worten
AFB I
Beschreiben Sie Aufbau und Funktion der SHE mit den passenden Fachbegriffen.
Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt) — mit Tab und Enter geht es genauso. Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.
Die SHE besteht aus einem Platinblech, das von umspült wird und in eine Lösung mit der Konzentration 1 mol/L taucht. Sie dient als , ihr Potenzial ist auf Volt festgelegt.
Das Platin ist platiniert, damit sich das Gleichgewicht H₂ ⇌ H₃O⁺ schnell einstellt; Kupfer würde selbst reagieren.
Ansatz: Welches Gas, welche Ionen?
Weiter: Das Potenzial der SHE ist eine Festlegung.
A4
Umrechnen von Ag/AgCl auf SHE
AFB II
Eine Bleihalbzelle (Standardbedingungen) wird gegen eine Silber/Silberchlorid-Elektrode (\(E = +0{,}20\,\text{V}\)) gemessen, die am COM-Eingang liegt. Das Voltmeter zeigt \(-0{,}33\,\text{V}\). Berechnen Sie \(E^\circ(\ce{Pb^2+}/\ce{Pb})\).
Rechne selbst und trage das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.
\(E = U + E_{\text{Bezug}} = -0{,}33\,\text{V} + 0{,}20\,\text{V} = -0{,}13\,\text{V}\). Typischer Fehler: 0,20 V abziehen — die Bezugselektrode liegt selbst schon 0,20 V über der SHE.
Ansatz: Die Bezugselektrode liegt 0,20 V über der SHE.
Weiter: E = U + 0,20 V.
A5
Messwerte richtig deuten
AFB II
Ermitteln Sie aus der Voltmeteranzeige das Standardpotenzial. Achten Sie auf den Anschluss.
Klicke links einen Eintrag an und dann rechts den passenden — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
Hängt die SHE am V-Eingang, misst man die Spannung „andersherum“: E° = −U.
Ansatz: SHE an COM: E° = U.
Weiter: SHE am V-Eingang: Vorzeichen umdrehen.
A6
Mix: Die SHE als Anode oder Kathode
AFB II
Ordnen Sie ein, welcher Vorgang an der SHE abläuft, wenn sie mit der genannten Halbzelle Strom liefert (vgl. 4.2.3).
Setze in jeder Zeile das passende Kreuz — hier ist es genau eins pro Zeile. Enter setzt und löscht.
Partner der SHE
H₂ wird oxidiert
H₃O⁺ wird reduziert
Mg | Mg²⁺ (E° = −2,37 V)
Au | Au³⁺ (E° = +1,50 V)
Fe | Fe²⁺ (E° = −0,41 V)
Pt | Br₂, Br⁻ (E° = +1,07 V)
Hg | Hg²⁺ (E° = +0,85 V)
Ist der Partner der stärkere Donator (E° < 0), wird die SHE Kathode: H₃O⁺ nimmt Elektronen auf und H₂ entsteht. Bei E° > 0 ist die SHE Anode.
Ansatz: Negatives E°: Partner ist Anode.
Weiter: An der SHE-Kathode wird H₃O⁺ zu H₂ reduziert.
A7
Messung planen
AFB II
Erstellen Sie die richtige Reihenfolge, um das Standardpotenzial von Zinn zu bestimmen.
Ziehe die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
1Zinnblech in Zinn(II)-Lösung mit c = 1 mol/L bei 25 °C stellen.
2SHE vorbereiten: platiniertes Pt in Säure mit c(H₃O⁺) = 1 mol/L, H₂ mit 1013 hPa einleiten.
3Beide Halbzellen über eine Salzbrücke verbinden.
4SHE an COM, Zinnelektrode an den V-Eingang eines hochohmigen Voltmeters anschließen.
5Spannung mit Vorzeichen ablesen: E°(Sn²⁺/Sn) = U ≈ −0,14 V.
Die Standardbedingungen müssen vor der Messung eingestellt sein; das Vorzeichen stimmt nur bei richtigem Anschluss.
Ansatz: Erst beide Halbzellen, dann verbinden.
Weiter: Anschluss vor dem Ablesen festlegen.
A8
Fehlersuche im Laborheft
AFB III
Überprüfen Sie die Notizen und markieren Sie die falschen Zeilen.
In diesem Text stecken Fehler. Klicke genau die falschen Zeilen an — die richtigen musst du stehen lassen.
Feste Vereinbarung, Vorzeichen und Umrechnung — an diesen drei Stellen passieren die meisten Fehler.
Ansatz: Was ist gemessen, was festgelegt?
Weiter: Drei Zeilen sind falsch.
A9
Trickaufgabe: Metall in Salzsäure
AFB III
Begründen Sie mit den Standardpotenzialen, was beim Eintauchen in Säure passiert, und ordnen Sie zu.
Ziehe jede Karte in den passenden Korb — oder wähle sie mit Enter aus und drücke dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1löst sich unter H₂-Bildung
2keine Reaktion
3löst sich, aber ohne H₂
Die Falle: Quecksilber löst sich in Salpetersäure trotz positivem E°. Oxidationsmittel ist dann nicht H₃O⁺, sondern das Nitrat-Ion (es entsteht NO statt H₂).
Ansatz: Nur Metalle mit E° < 0 reduzieren H₃O⁺.
Weiter: Welches Oxidationsmittel enthält Salpetersäure außer H₃O⁺?
A10
Eine andere Nullpunktwahl
AFB III
Eine Halbzelle wird gegen eine Kalomel-Elektrode (\(E = +0{,}24\,\text{V}\) gegen SHE, am COM-Eingang) gemessen: \(U = +0{,}53\,\text{V}\). Bestimmen Sie die Werte.
Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
\(E\) der Halbzelle gegen SHE =V
Spannung dieser Halbzelle gegen Ag/AgCl (+0,20 V) =V
\(E(\ce{Mg^2+}/\ce{Mg})\) auf einer Skala mit Kalomel als Nullpunkt =V
\(0{,}53 + 0{,}24 = 0{,}77\,\text{V}\) (Fe³⁺/Fe²⁺). Gegen Ag/AgCl: \(0{,}77 - 0{,}20 = 0{,}57\,\text{V}\). Mit Kalomel als Nullpunkt verschieben sich alle Werte um −0,24 V: \(-2{,}37 - 0{,}24 = -2{,}61\,\text{V}\). Die Abstände bleiben gleich — nur der Nullpunkt wandert.
Ansatz: E = U + E(Bezug).
Weiter: Ein anderer Nullpunkt verschiebt alle Werte um denselben Betrag.
