Simulic
Bahasa Indonesia

Sel volta dan elektrolisis – potensial elektrode standar

KimiaElektrokimiaUsia 17–18Lab virtual

Simulic.comMemuat…

Gunakan di kelas saya

Mode sel volta: dua elektrode logam dicelupkan ke larutan garamnya masing-masing, dihubungkan dengan kawat dan jembatan garam; elektron mengalir melalui kawat dari anode (logam dengan E° lebih rendah, yang teroksidasi dan larut) ke katode (yang ionnya tereduksi dan mengendap), dan voltmeter membaca potensial sel standar E°sel = E°(+) − E°(−) dari tabel potensial elektrode standar. Mode elektrolisis: sumber arus searah mendorong elektron ke katode; ion-ion bermigrasi ke elektrode, menghasilkan Cu, H₂, O₂, Cl₂ atau Na bergantung pada larutannya, dan massa produk mengikuti m = M·I·t/(n·F). Tampilan ΔG, K & Nernst menambahkan ΔG° = −nFE°sel dan K = e^(nFE°/RT) untuk tiap sel, penggeser konsentrasi untuk kedua setengah sel agar E mengikuti persamaan Nernst, grafik E terhadap log Q, dan sel konsentrasi Cu–Cu. Tab Tegangan dekomposisi menyapu tegangan dari 0 sampai 4 V, merekam kurva arus–tegangan, mencocokkan garis lurus untuk menemukan tegangan dekomposisi, dan membandingkannya dengan nilai teoretis dari E°; overpotensial berubah menurut elektrode (platina, grafit) dan produk.

Pelajaran: Potensial elektrode standar, sel volta (sel galvani); elektrolisis larutan dan lelehan garam; persamaan Nernst dan ΔG° = −nFE°; tegangan dekomposisi dan overpotensial

Yang ditunjukkan

Dua proses yang berlawanan ditampilkan berdampingan. Dalam sel volta, reaksi redoks spontan mengubah energi kimia menjadi energi listrik: logam dengan potensial elektrode standar lebih rendah mengalami oksidasi, dan potensial sel adalah selisih kedua nilai E°. Tampilan ΔG, K & Nernst menghubungkan E°sel dengan ΔG° = −nFE° dan tetapan kesetimbangan K, serta menunjukkan bagaimana E turun ketika kuosien reaksi Q naik, hingga nol pada kesetimbangan. Elektrolisis bekerja sebaliknya, yaitu memakai energi listrik untuk menjalankan reaksi yang tidak spontan; hasilnya bergantung pada spesi yang paling mudah direduksi dan dioksidasi. Tab Tegangan dekomposisi menunjukkan hampir tidak ada arus sampai tegangan melewati nilai teoretis ditambah overpotensial, yang besar untuk O₂ dan untuk H₂ pada grafit, serta kecil untuk logam yang mengendap dan Cl₂.

Cara menggunakan

Pada mode Sel volta, cobalah setiap pilihan Pasangan elektrode dan minta siswa memprediksi angka voltmeter dari nilai E°. Tekan ΔG, K & Nernst, geser kedua penggeser konsentrasi, tekan Catat titik beberapa kali, lalu periksa apakah titik-titik itu terletak pada garis dengan gradien −0,0592/n; kemudian coba sel konsentrasi Cu–Cu. Tekan Ke elektrolisis, coba setiap Elektrolit, dan ubah Kuat arus untuk membandingkan massa produk. Di tab Tegangan dekomposisi, pilih larutan dan elektrode, tekan Sapu 0–4 V lalu Cocokkan garis, dan bandingkan nilai terukur dengan nilai teoretis.

Parameter yang dapat diubah

  • Mode Sel volta, Elektrolisis, Tegangan dekomposisi
  • Pasangan elektrode (sel volta) Zn–Cu, Mg–Cu, Fe–Cu, Zn–Ag, Cu–Ag, Zn–Fe, Al–Cu, Cu–Cu (sel konsentrasi)
  • Elektrolit (elektrolisis) Larutan CuSO₄, elektrode inert, Larutan CuSO₄, anode Cu (pemurnian/penyepuhan), Larutan NaCl, dengan diafragma, Lelehan NaCl
  • Kuat arus 0,5–5 A
  • Kecepatan animasi 0,5–3 ×
  • Tampilan sel Sel standar (E°), ΔG, K & persamaan Nernst
  • Konsentrasi ion logam, setengah sel kiri (Nernst) 0,0001–2 mol/L
  • Konsentrasi ion logam, setengah sel kanan (Nernst) 0,0001–2 mol/L
  • Larutan (tegangan dekomposisi) HCl 1 mol/L, H₂SO₄, [H⁺] = 1 mol/L, CuSO₄ 1 mol/L, [H⁺] = 1 mol/L, ZnCl₂ 1 mol/L
  • Elektrode (tegangan dekomposisi) Platina, Grafit
  • Tegangan terpasang 0–4 V

Pertanyaan untuk dijelajahi

  1. Pasangan elektrode mana yang menghasilkan potensial sel terbesar, dan bagaimana Anda memprediksinya dari potensial elektrode standar?
  2. Pada elektrode negatif sel volta, apakah terjadi oksidasi atau reduksi, dan apa yang terjadi pada massanya?
  3. Mengapa elektrolisis lelehan NaCl menghasilkan natrium, sedangkan elektrolisis larutan NaCl tidak?
  4. Untuk H₂SO₄ pada platina, seberapa jauh tegangan dekomposisi terukur di atas nilai teoretis, dan apa yang berubah pada grafit?

Simulasi terkait