1Jak zaprojektować ogniwo
- Krok 1: rozbij reakcję na dwie półreakcje. Krok 2: ta, w której pierwiastek oddaje elektrony (utlenianie), to anoda (−). Krok 3: druga to katoda (+). Krok 4: zapisz schemat i policz SEM.
- Reakcja: Fe + 2Ag⁺ → Fe²⁺ + 2Ag.
- Anoda: Fe → Fe²⁺ + 2e⁻. Katoda: Ag⁺ + e⁻ → Ag (razy 2, żeby elektrony się zgadzały).
- Schemat: A(−) Fe | Fe²⁺ ‖ Ag⁺ | Ag (+)K.
- Dane: E°(Ag⁺/Ag) = +0,80 V, E°(Fe²⁺/Fe) = −0,44 V. Obliczenia: SEM = 0,80 − (−0,44) = 1,24 V.
- Dobierz klucz z KNO₃. Klucz z KCl by zepsuł ogniwo, bo Ag⁺ + Cl⁻ → AgCl↓.
2Dobór półogniw do jak największej SEM
- Im większa różnica E° obu półogniw, tym większe napięcie. Z półogniw Zn, Cu i Ag największą SEM da para Zn i Ag: 0,80 − (−0,76) = 1,56 V. Dla pary Cu i Ag wyjdzie tylko 0,46 V.
Który zapis schematu ogniwa jest poprawny dla reakcji Zn + Pb²⁺ → Zn²⁺ + Pb?
Cynk się utlenia, więc jest anodą i stoi po lewej stronie schematu.
To jedno z 8 pytań quizu. Rozwiąż cały quiz →
3Ogniwa odwracalne i nieodwracalne
- Ogniwo nieodwracalne (pierwotne) ma reakcję, której nie da się odwrócić ładowaniem. To zwykła bateria cynkowo-węglowa albo alkaliczna.
- Ogniwo odwracalne (wtórne, akumulator) da się naładować: prąd z zewnątrz odwraca reakcje elektrodowe. Przykłady: akumulator ołowiowy, litowo-jonowy.
| cecha | nieodwracalne | odwracalne |
|---|---|---|
| nazwa | bateria | akumulator |
| ładowanie | niemożliwe | możliwe |
| przykład | ogniwo alkaliczne | ołowiowy |
Przy projektowaniu: utlenianie na anodzie (−), redukcja na katodzie (+), SEM = E°katody − E°anody. Akumulator to ogniwo odwracalne.
Nie wolno ładować baterii jednorazowej. Reakcji elektrodowych w niej nie da się odwrócić i ogniwo może się zniszczyć.
✎Ściąga: Projektowanie ogniw, ogniwa odwracalne i nieodwracalne
Najważniejsze w pigułce – przeczytaj tuż przed kartkówką lub sprawdzianem.
- Przy projektowaniu: utlenianie na anodzie (−), redukcja na katodzie (+), SEM = E°katody − E°anody. Akumulator to ogniwo odwracalne.
- Ogniwo nieodwracalne (pierwotne) ma reakcję, której nie da się odwrócić ładowaniem. To zwykła bateria cynkowo-węglowa albo alkaliczna.
- Ogniwo odwracalne (wtórne, akumulator) da się naładować: prąd z zewnątrz odwraca reakcje elektrodowe. Przykłady: akumulator ołowiowy, litowo-jonowy.
?Quiz: powtórz przed kartkówką
8 pytań w stylu kartkówki i sprawdzianu. Odpowiedz w myślach, potem sprawdź odpowiedź. Rozwiąż quiz z wynikiem – każda odpowiedź ma wyjaśnienie.
Które półogniwo będzie anodą w ogniwie opartym na reakcji Fe + 2Ag⁺ → Fe²⁺ + 2Ag?
- AŻadne
- BOba
- CAg⁺ | Ag
- DFe | Fe²⁺
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź D: Fe | Fe²⁺ – Żelazo się utlenia (Fe → Fe²⁺ + 2e⁻), więc to anoda.
Ile wynosi SEM ogniwa Fe | Fe²⁺ ‖ Ag⁺ | Ag (E°: Fe −0,44 V, Ag +0,80 V)?
- A2,04 V
- B0,36 V
- C1,24 V
- D−1,24 V
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź C: 1,24 V – SEM = 0,80 − (−0,44) = 1,24 V.
Dlaczego do ogniwa ze srebrem nie bierzemy klucza z KCl?
- AAg⁺ + Cl⁻ → AgCl↓ zaburzy pracę ogniwa
- BKCl nie przewodzi prądu
- CK⁺ reaguje z żelazem
- DCl⁻ jest utleniaczem
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź A: Ag⁺ + Cl⁻ → AgCl↓ zaburzy pracę ogniwa – Z jonami Cl⁻ strąca się osad AgCl, który wyłącza Ag⁺ z roztworu.
Z półogniw Zn, Cu i Ag zbudowano ogniwa. Które ma największą SEM?
- AZn | Zn²⁺ ‖ Ag⁺ | Ag
- BZn | Zn²⁺ ‖ Cu²⁺ | Cu
- CCu | Cu²⁺ ‖ Ag⁺ | Ag
- DWszystkie mają tę samą SEM
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź A: Zn | Zn²⁺ ‖ Ag⁺ | Ag – Największa różnica E° to 0,80 − (−0,76) = 1,56 V.
Który zapis schematu ogniwa jest poprawny dla reakcji Zn + Pb²⁺ → Zn²⁺ + Pb?
- AA(−) Pb²⁺ | Pb ‖ Zn | Zn²⁺ (+)K
- BA(−) Zn²⁺ | Zn ‖ Pb | Pb²⁺ (+)K
- CA(−) Zn | Zn²⁺ ‖ Pb²⁺ | Pb (+)K
- DA(−) Pb | Pb²⁺ ‖ Zn²⁺ | Zn (+)K
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź C: A(−) Zn | Zn²⁺ ‖ Pb²⁺ | Pb (+)K – Cynk się utlenia, więc jest anodą i stoi po lewej stronie schematu.
Który z wymienionych układów jest ogniwem odwracalnym?
- AŻadne z powyższych
- BBateria cynkowo-węglowa
- CBateria alkaliczna
- DAkumulator ołowiowy
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź D: Akumulator ołowiowy – Akumulator można ładować, bo prąd z zewnątrz odwraca reakcje elektrodowe.
Co dzieje się podczas ładowania akumulatora?
- AReakcja przebiega samorzutnie
- BPrąd z zewnątrz odwraca reakcje elektrodowe
- CElektrody zamieniają się metalami
- DZużywa się klucz elektrolityczny
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź B: Prąd z zewnątrz odwraca reakcje elektrodowe – Ładowanie to elektroliza: energia elektryczna odtwarza substraty reakcji.
Które zdanie o ogniwie nieodwracalnym jest prawdziwe?
- AReakcji elektrodowych nie można odwrócić przez ładowanie
- BMożna je ładować wiele razy
- CMa zawsze większą SEM niż akumulator
- DNie ma anody
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź A: Reakcji elektrodowych nie można odwrócić przez ładowanie – Takie ogniwo, zwane pierwotnym, po wyczerpaniu substratów nie nadaje się do ładowania.
Cały dział „Redoks i elektrochemia”: ściąga i próbny sprawdzian →
Kartkówka albo sprawdzian już blisko?
Rozwiąż quiz z wynikiem i powtórz materiał na fiszkach. Każda odpowiedź ma wyjaśnienie, a postęp zapisuje się bez zakładania konta.