Elektrochemische cellen (Scheikunde vwo), les 3: Terugblik quiz

• newEditor
• Scheikunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 4-6

Introduction

Quiz met 11 vragen over cel, brandstofcel, accu, elektrolyse, energie en rekenen met Q en F.

Daniell-cel met scheidingswand en meter, 2007 (foto: Ganbare Hentekorin, publiek domein)

EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · REACTIES · ELEKTROCHEMIE

Quiz

Terugblik: Elektrochemische cellen

Les 3 van 3. Leerlingen beantwoorden individueel; bespreek na elke paar vragen kort de antwoorden. Image credit: Ganbare Hentekorin / Wikimedia Commons, publiek domein

Wat is de functie van het membraan in een brandstofcel?

A

Het geleidt e⁻ van de min naar de plus

B

Het laat ionen door en scheidt de gassen

C

Het levert de e⁻ voor de halfreacties

D

Het neemt de gevormde ionen definitief op

Het membraan vervult de rol van de zoutbrug: ionen (H⁺) gaan erdoor, de gassen blijven gescheiden. De e⁻ gaan door de draad. Verwachte fout: e⁻ door het membraan laten lopen. Syllabus R1.14.

Zet op volgorde: van stroomsterkte naar massa.

1

Bereken n(e⁻) = Q / F

2

Bereken m = n · M

3

Bepaal n(stof) met de halfreactie

4

Bereken Q = I · t, met t in s

Volgorde uit het stappenplan van de uitleg. Verwachte fout: de halfreactie overslaan of m eerder berekenen. Syllabus R&A1.2.

Een cel geeft minder elektrische energie dan er vrijkomt. Waar blijft de rest?

A

Het verdwijnt: energie kan verloren gaan

B

Het wordt opgeslagen in de zoutbrug

C

Een deel wordt warmte, energie blijft behouden

D

Het wordt extra lading in de e⁻

Wet van behoud van energie: een deel van de chemische energie wordt warmte. Verwachte fout: denken dat energie verdwijnt. Syllabus R5.5.

Welke eenheid heeft de constante van Faraday?

A

C mol⁻¹

B

C s⁻¹

C

mol C⁻¹

D

A mol⁻¹

F = Q / n: coulomb per mol e⁻. C s⁻¹ is ampère, de eenheid van I. Verwachte fout: C s⁻¹ of de breuk omdraaien. Syllabus R&A1.2.

0,50 A, Ag⁺ + e⁻ → Ag: hoeveel s voor 1,00 g Ag? Q = I · t

A

3,6·10³ s

B

1,8·10³ s

C

9,0·10² s

D

3,0·10¹ s

n(Ag) = 1,00 / 107,87 = 9,27·10⁻³ mol; n(e⁻) = 9,27·10⁻³ mol (1 e⁻ per Ag); Q = n · F = 9,27·10⁻³ × 9,65·10⁴ = 895 C (F opzoeken in Binas of ScienceData); t = Q / I = 895 / 0,50 = 1,79·10³ s, afgerond 1,8·10³ s (ongeveer 30 min). Twee keer nagerekend. Fouten: 3,6·10³ s gebruikt 2 e⁻ per Ag, 9,0·10² s gebruikt n(e⁻) = n(Ag) / 2, 3,0·10¹ is de tijd in minuten met de verkeerde eenheid. Syllabus R&A1.2.

Hoe groot is Q bij 0,25 A gedurende 2,0 minuten? Q = I · t

A

0,50 C

B

4,8·10² C

C

15 C

D

30 C

Q = I · t = 0,25 × 120 = 30 C. Twee keer nagerekend. Fouten: 0,50 C gebruikt 2,0 minuten als 2,0 s, 4,8·10² C is t / I, 15 C is 60 s in plaats van 120 s. Syllabus R&A1.2, R1.14.

Welke ladingdragers verplaatsen lading in de draad en in de zoutbrug?

A

Draad: elektronen; zoutbrug: ionen

B

Draad: ionen; zoutbrug: elektronen

C

Draad: elektronen; zoutbrug: ook elektronen

D

Draad: ionen; zoutbrug: ook ionen

Een metaaldraad geleidt met vrije e⁻, een zoutbrug met beweeglijke ionen. Verwachte fout: de ladingdragers verwisselen. Syllabus M4.1, M5.1, R1.14.

Wat reageert er aan de positieve elektrode van een accu bij opladen?

A

Een oxidator, die elektronen opneemt

B

Een reductor, die elektronen opneemt

C

Een reductor, die elektronen afgeeft

D

Een oxidator, die elektronen afgeeft

Opladen is elektrolyse: de bron haalt e⁻ weg bij de positieve elektrode, dus daar geeft een reductor e⁻ af. Verwachte fout: de rol van de ontlaadreactie overnemen (oxidator bij de positieve elektrode). Syllabus T6.5, R1.14.

Welke lading hoort bij 0,50 mol e⁻? F = 9,65·10⁴ C mol⁻¹

A

1,9·10⁵ C

B

9,7·10⁴ C

C

4,8·10⁴ C

D

5,2·10⁻⁶ C

Q = n · F = 0,50 × 9,65·10⁴ = 4,8·10⁴ C (4,825·10⁴). Twee keer nagerekend. Fouten: 1,9·10⁵ is F / n, 9,7·10⁴ is n vergeten, 5,2·10⁻⁶ is n / F. Syllabus R&A1.2.

Wat gebeurt met [Zn²⁺] in de zinkhalfcel tijdens het ontladen?

A

Neemt toe, doordat Zn oplost tot Zn²⁺

B

Neemt af, doordat Zn²⁺ naar de draad gaat

C

Neemt af, doordat Zn²⁺ naar Ag reist

D

Blijft gelijk dankzij de zoutbrug

Zn → Zn²⁺ + 2 e⁻: er komt Zn²⁺ bij. NO₃⁻ komt wel via de zoutbrug binnen en houdt de oplossing neutraal, maar [Zn²⁺] stijgt. Verwachte fout: ionen door de draad laten gaan. Syllabus R1.14.

Een Zn-Ag⁺-cel is leeg, maar er is nog Zn. Verklaar dat.

Goed antwoord: de Ag⁺ (de oxidator) is op, dus er kunnen geen e⁻ meer worden opgenomen en de reactie stopt, ook al is er nog Zn; de stof die eerst op is bepaalt de capaciteit. Verwachte fout: 'het zink is op' of 'de zoutbrug is leeg'. Syllabus Bijlage 4, R1.14.

Hoe zeker voel je je over dit onderwerp?

1

Heel zeker

2

Redelijk zeker

3

Niet zo zeker

4

Helemaal niet zeker

Gebruik de uitslag om te bepalen of je een onderdeel herhaalt.

EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · REACTIES · ELEKTROCHEMIE

Goed gedaan!

Je kunt nu een cel, een accu, een brandstofcel en elektrolyse beschrijven en met lading en de constante van Faraday hoeveelheden stof berekenen.