1. · Beteiligte Reaktionen:
2.     Cu²⁺ + 2·e^– → Cu, z = 2
3.     6·H₂O → 4·H₃O⁺ + O₂ + 4·e^– ; z = 4
4. · m/M = I·t/(z·F)
5.     t = F·m·z/(I·M)
6.     t = 96485·0.8·2/(0.18·63.5)
7.     t = 13506 s = ca. 4 h
8. · m/M = n(O₂) = I·t/(z·F)
9.     n(O₂) = 0.18·13506/(4·96485) = 0.00629 mol
10. · p·V = n·R·T
11.     V(O₂)= n·R·T/p
12.     V(O₂) = 0.00629·8.314·298/101300
13.     V(O₂) = 0.000154 m³ = ca. 154 ml
14. · Einheiten: [mol·J/(mol·K)·K / N/m²]

Aus einer Kupfersulfatlösung sollen 800 mg Kupfer bei I=180mA an der Kathode abgeschieden werden. Berechne a) die Zeitdauer der Elektrolyse und b) bestimme das Volumen an Sauerstoff, das unter Normalbedingungen (298 K, 101300 N/m²⁾ gleichzeitig entsteht.
Die allgemeine Gasgleichung lautet p·V=n·R·T, wobei R = 8.314 J/molK.
Hinweis : Identische Aufgabe auch beim Thema Salze.

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1. · Kupfersulfatlösung: CuSO₄, resp. Cu²⁺/SO2-4
2.     Cu²⁺ + 2e^– → Cu, z = 2
3. · m/M = I·t/(z·F)
4.     m = I·t·M/(z·F) = 5.8·3600·3·63.5/(2·96485) = 20.6 g
5.     Einheiten: [A·s·g/mol/(A·s/mol)] = [g]
6. · Es gelte annäherungsweise: das Volumen (!) der Kugelschicht ist gleich der Kugeloberfläche multipliziert mit der Höhe, resp. Dicke (:d) der Schicht V = 4·π·r²·d
7. · Dichte = m/V
8.     m = Dichte · V = Dichte·4·π·r²·d
9.    
10.     → d = m/(Dichte·4·π·r²)
11.     d = 20.63/(8.9·4·π·8.3²) = 2.67·10^-3cm = 0.026 mm

Berechne die Dicke der Kupferschicht, die ein Strom der Stärke 5.8 A in 3h auf einer Kugel mit dem Radius 8.3 cm gleichmässig abscheidet.
Hinweis 1: Oberfläche einer Kugel sei 4·pi·r²
Hinweis 2: Die Verkupferung wurde mit einer Kupfersulfatlösung durchgeführt
Hinweis 3: Dichte(Cu) = 8.9 g/cm³
Hinweis : Identische Aufgabe auch beim Thema Salze.

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1. · Das Volumen der zu versilbernden Oberfläche betrage:
2.     V= O·h = 120cm²·0.02cm = 2.4cm³
3. · Mit Dichte = m/V folgt:
4.     m=Dichte·V= 10.5/cm³ · 2.4 cm³ = 25.2 Gramm
5. · Silbernitrat: AgNO₃, d.h. Ag⁺/NO–3
6.     Ag⁺ + 1e^– → Ag, z= 1
7. · m/M = I·t/(z·F)
8.     t = m·z·F/(M·I) = 25.2·1·96485/(107.9·10)
9.     t = 2253 s , ca. 40 Minuten

Eine Schale mit einer Oberfläche von 120 cm² soll durch Elektrolyse einer Silbernitratlösung einen 0.2 mm dicken Silberüberzug erhalten. Berechne die dafür benötigte Zeit, wenn die Stromstärke 10 A beträgt. Die Dichte des Silbers betrage 10.5 g/cm³.
Hinweis : Identische Aufgabe auch beim Thema Salze.

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1. · 10 A = 10 C/s
2. · Anzahl Elektronen pro Sekunde:
3.     10/1.602·10^-19 = 6.24·10¹⁹
4. · Totale Masse(e^–) pro Sekunde:
5.     6.24·10¹⁹·9.1E.31 = 5.68·10^-11 kg
6. · Wie lange bis total 1 kg:
7.     1/5.68·10^-11 = 1.76·10¹⁰ s = ca. 558 Jahre

Wie lange muss ein Strom der Stärke 10 A fliessen (ca. üblicher 'Haushaltsstrom'), bis Elektronen der Gesamtmasse 1 kg durch den Leiterquerschnitt gewandert sind?
Hinweis m(e^–) = 9.1·10^-31 kg, Ladung 1e^– = 1.602·10^-19 C
Hinweis : Identische Aufgabe auch beim Thema Salze.

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1. CuCl₂: Ionen Cu²⁺ resp. Cl^–
       Cu²⁺ + 2e^– → Cu, z = 2
2. m/M = I·t/(z·F)
       t = m·z·F/(M·I) = 3.5·2·96485/(63.546·0.45)
       t = 23618 s = ca. 6.6 h

Hinweis: 35 µm entsprechen 35·10^-6m

1. Das Volumen der aufzubringenden Chromschicht betrage:
       V= O·h = 15m^2·35·10-6m = 0.000525 m³ = 525 cm³
2. Mit Dichte = m/V folgt:
       m=Dichte·V= 7.15g/cm³ · 525 cm³ = 3753.75 Gramm
3. CrO₃, beteiligte Ionen: Cr⁶⁺/O^2-
       Cr⁶⁺ + 6e^– → Cr, z = 6
4. m/M = I·t/(z·F)
       t = m·z·F/(M·I) = 96485·6·3753/(52·450)
       t = 92848 s (bei einem Wirkungsgrad von 100%)
5. Wirkungsgrad von 90%: 103164 Sekunden