Voor je aan deze
ruimte en die van de productie van zoutzuur begint...
weet je:
de principes achter redoxreacties, electrochemische cellen en elektrolyses
kun je:
halfreacties opstellen bij een beschreven proces
bepalen of een redoxreactie verloopt of niet
chemisch rekenen
is het
handig om te weten:
wat een anode en een kathode zijn
wat een amalgaam is
Wat ga je in deze ruimte leren?
je inzicht vergroten in redoxprocessen: een aantal begrippen uit de redox-theorie
toepassen, en met behulp van een tabel met halfreacties uitspraken doen over
toepassingen van redoxreacties.
je bent in staat om twee productiemethoden te vergelijken op aspecten van duurzaamheid
je bent in staat om van een gegeven proces het rendement te berekenen, de atoomeconomie en de E-factor
Ga bij jezelf na of je de voorkennis beheerst.
Schrijf eventuele onzekerheden/onduidelijkheden op in je labjournaal in de vorm van vragen.
Professor Vitriool test je voorkennis
Om je geheugen snel op te frissen wat er ook alweer bij redoxprocessen allemaal gebeurt, wil ik je het volgende vragen:
Welke van onderstaande schematische tekeningen geeft of geven een redoxproces (elektrochemische cel of elektrolyse) op de juiste manier weer?
A
Correct
Incorrect
B
Correct
Incorrect
C
Correct
Incorrect
D
Correct
Incorrect
E
Correct
Incorrect
Ja, bij redoxprocessen komen verschillende dingen kijken:
de richting van de elektronenstroom:
de elektronen zullen altijd van de minpool naar de pluspool stromen door de stroomdraad, omdat zij zelf negatief geladen zijn. Antwoorden B en D zijn daarom zowiezo fout.
het gebruik van wel of geen spanningsbron:
bij een elektrochemische cel (batterij) vinden spontane redoxreacties plaats. Hier is geen spanningsbron nodig. Om gedwongen redoxreacties te laten verlopen, zoals bij elektrolyse, is wel een spanningsbron nodig.
het gebruik van een membraan of zoutbrug:
bij een elektrochemische cel is het nodig dat de twee halfreacties plaatvinden in twee gescheiden halfcellen, verbonden door een zoutbrug of een membraan, zodat de elektronen door de stroomdraad gaan en niet direct overgedragen worden door de reductor aan de oxidator. Om de stroomkring gesloten te maken, en de oplossingen in de twee halfcellen ongeladen te houden, is er ionentransport nodig door een zoutbrug of membraan. Antwoord C is dan ook onvolledig. (Overigens kan bij elektrolyse ook gebruik gemaakt worden van membranen.)
aan welke elektrode (plus- of minpool) reageert de oxidator (OX) en aan welke de reductor (RED):
Bij elektrolyse bepaalt de spanningsbron welke elektrode de minpool en welke de pluspool wordt. Vanuit de minpool van de spanningsbron (weergegeven door de korte verticale streep) gaan de elektronen door de stroomdraad richting de elektrode. Daar kan alleen een deeltje reageren dat elektronen kan opnemen: de oxidator dus. Aan de pluspool reageert dan ook de reductor. Dit is het geval bij antwoord A.
Bij een elektrochemische cel is het anders. Daar zorgt de halfcel die de sterkste reductor bevat ervoor dat die elektrode de minpool wordt; de reductor staat elektronen af aan de elektrode, en via de stroomdraad gaan de elektronen naar de andere elektrode, de pluspool, alwaar de sterkste oxidator ze opneemt. Dit is het geval bij antwoord E.
Als de stof over redoxreacties te ver weg is gezakt voor je en je aan de bovenstaande uitleg niet voldoende hebt, moet je je docent maar vragen wat je kunt doen om je kennis over redoxchemie weer helemaal op te frissen. We hebben in de Virtuele Fabriek helaas niet genoeg tijd om je de schoonheid achter de redoxchemie allemaal opnieuw uit te leggen en verwachten dat je de basis grondig beheerst.
Ir. Houtgeest drilt nog even je elektrolyse-vaardigheden
De productie van natronloog wordt met behulp van elektrolyse gedaan, dus we gaan vanaf nu focussen op elektrolyse.
Ik heb de volgende drie vragen voor je:
1. Welke reacties treden op als we een keukenzoutoplossing elektrolyseren?
Laten we platina-elektroden nemen. In dit hypothetische geval hoef ik toch niet op de centen te letten, dat scheelt.
Schrijf bovenstaande vraag en je antwoord in je labjournaal op, en wel gestructureerd, als volgt:
aanwezige deeltjes bij de minpool (met erachter tussen haakjes hun eigenschap OX of RED of allebei): ...
aanwezige deeltjes bij de pluspool (met erachter tussen haakjes hun eigenschap OX of RED of allebei): ...
2. Wat kun je zien ontstaan aan de minpool? Geef de formule:
JXUwMDEwJXUwMDdh
3. Wat kun je zien ontstaan aan de pluspool? Geef de formule:
JXUwMDE3JXUwMDdk
Je zou 4 deeltjes moeten hebben staan bij de aanwezige deeltjes bij de minpool, dezelfde 4 bij de pluspool.
Als het goed is heb je bij de minpool de sterkste oxidator laten reageren, en bij de pluspool de sterkste reductor.
Met het 2x vermenigvuldigen van de halfreactie aan de minpool en dan beide halfvergelijkingen optellen, ben je als het goed is uitgekomen op deze totaalreactie:
2H2O → 2H2 + O2 (H+ en OH− na de pijl samen laten gaan tot H2O en dan voor en na de pijl wegstrepen van 4H2O)
Benodigde Voorkennis en Leerdoelen
Professor Vitriool test je voorkennis
Om je geheugen snel op te frissen wat er ook alweer bij redoxprocessen allemaal gebeurt, wil ik je het volgende vragen:
A
B
C
D
E
De productie van natronloog wordt met behulp van elektrolyse gedaan, dus we gaan vanaf nu focussen op elektrolyse.
labjournaal op, en wel gestructureerd, als volgt:
Je zou 4 deeltjes moeten hebben staan bij de aanwezige deeltjes bij de minpool, dezelfde 4 bij de pluspool.