Wie löse ich diese Redoxgleichung?
Ich habe leider Probleme bei folgender Aufgabenstellung:
"Mittels Elektrolyse wird aus einer wässrigen Pb2+-Lösung PbO2 an einem Platin-Blech abgeschieden, Gegenelektrode ist ebenfalls ein Platin-Blech.
Vervollständige die Anoden- und Kathodenreaktion. Beachte die stöchiometrischen Koeffizienten sowie vorhandene Ladungen."
Dazu ist folgendes gegeben:
Anode: (leeres Kästchen) + 2(leeres Kästchen) --> (leeres Kästchen) + 2e- + 4 H+ Kathode: 2(leeres Kästchen) + 2e- --> (leeres Kästchen)
Eigentlich hätte ich gesagt, dass Pb2+ + 2e- zu Pb (f) reduziert werden, aber in der Aufgabenstellung ist ja schon PbO2 gegeben, und die vorgegebene Koeffizienten sind auch etwas verwirrend... Kann mir hier vielleicht jemand helfen? Danke!
2 Antworten
An der Anode wird Pb(II) zu Pb(IV) in Form von PbO2 oxidiert. Was an der Kathode passiert, wage ich nicht vorherzusagen.
Die Oxidation an der Anode ist natürlich einfach, wir oxidieren Pb⁺ᴵᴵ zu Pb⁺ᴵⱽ:
Pb²⁺ + 6 H₂O ⟶ PbO₂ + 4 H₃O⁺ + 2 e¯
An der Kathode ist das deutlich problematischer. Die Reduktion von Pb²⁺ zu metallischem Pb hat ein ε⁰=−0.13 V, die von H₂O zu H₂ natürlich ε⁰=0 V bei pH=0, und sie sinkt pro pH-Einheit um ca. 0.06 V. Da nicht klar ist, bei welchem pH Du arbeitest, kann man nicht gut voraussagen, was passiert; theoretisch sollte sich unterhalb von pH=2 H₂ bilden, und darüber Pb. Aber bei so geringen Unterschieden im ε⁰ spielen die Dreckeffekte eine große Rolle, vor allem das Elektrodenmaterial. Da Du eine Pt-Elektrode verwendest, sollte das die H₂-Bildung begünstigen:
2 H₃O⁺ + 2 e¯ ⟶ H₂ + 2 H₂O
2 H₂O + 2 e¯ ⟶ H₂ + 2 OH¯
Die beiden Reaktionsgleichungen sind weitgehend äquivalent, weil das Autoprotolysegleichgewicht da ständig die Karten zwischen H₂O, H₃O⁺ und OH¯ neu mischt.