Abitraining Chemie Klausur Grundkurs 4
Thema: Anlaufen und Reinigen von Silber
Orientierungen zur Lösung
Aufgabe 1: Erläutern Sie die im Experiment a) gemachten Beobachtungen ohne Anlegen einer Spannung mithilfe zugehöriger Reaktionsgleichungen. Berechnen Sie die Masse an Silber, die sich in Experiment b) abscheidet. Erläutern Sie den Vorteil der Verwendung von Silber (Experiment b)) als Anodenmaterial gegenüber Graphit (Experiment c)) unter Einbeziehung der Reaktionsgleichungen für beide Elektrodenvorgänge. Beurteilen Sie, ob es sinnvoller ist, Gegenstände galvanisch zu versilbern, anstatt sie lediglich in eine Silbersalz-Lösung zu legen.
Teil 1) die im Experiment a) gemachten Beobachtungen ohne Anlegen einer Spannung mithilfe zugehöriger Reaktionsgleichungen erläutern:
• Silber liegt als einwertiges Ion beziehungsweise in seiner oxidierten Form vor. Da Eisen unedler ist als Silber, findet eine Elektronenübertragung statt:
Fe + 2 Ag+→ Fe2+ + 2 Ag.
• Es bildet sich elementares Silber, welches man als Verästelungen sieht:
Ag+ + e– → Ag.
• Eisen geht in Lösung: Fe → Fe2+ + 2e–.
Teil 2) die Masse an Silber berechnen, die sich in Experiment b) abscheidet:
• I · t = n · z · F
5 A · 600 s = n(Ag) · 1 · 96485 A · s·mol-1 n(Ag) = 0,031 mol
• m(Ag) = n(Ag) · M(Ag)= 3,35 g
Es scheiden sich 3,35 g Silber ab.
Teil 3) den Vorteil erläutern der Verwendung von Silber (Experiment b)) als Anodenmaterial gegenüber Graphit (Experiment c)) unter Einbeziehung der Reaktionsgleichungen für beide Elektrodenvorgänge:
Silberanode:
Anode: Ag → Ag+ + e–
Kathode: Ag+ + e– → Ag
Graphitanode:
Anode: 4 OH–→ O2 + 4 e– + 2 H2O
Kathode: Ag+ + e– → Ag
Die Silber-Ionen-Konzentration bleibt bei Verwendung von Silber als Anodenmaterial in der Lösung konstant, während sie bei der Verwendung einer Graphitanode kontinuierlich abnehmen würde.
Teil 4) beurteilen, ob es sinnvoller ist, Gegenstände galvanisch zu versilbern, anstatt sie lediglich in eine Silbersalz-Lösung zu legen
• Silber scheidet sich beim Galvanisieren ab, ohne dass das darunterliegende unedlere Metall in Lösung geht. Die aufgebrachte Silberschicht hält besser, und es wird ein gleichmäßiges Abscheiden erreicht.
• Man kann die Menge an abgeschiedenem Metall berechnen und beeinflussen.
• Ein galvanisches Versilbern ist dem bloßen Einlegen in eine Silberlösung vorzuziehen.
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Aufgabe 2: Erklären Sie die Beobachtungen bei der Behandlung von angelaufenem Silber im Labor. Beurteilen Sie die Aussagen der Zitate zum Anlaufen von Silber unter der Annahme, dass die aufgelisteten Reaktionen für diesen Vorgang verantwortlich sind.
Teil 1) die Beobachtungen bei der Behandlung von angelaufenem Silber im Labor erklären:
Wenn Silbersulfid in der Brennerflamme erhitzt wird, dann entsteht wieder elementares Silber.
Teil 2) die Aussagen der Zitate zum Anlaufen von Silber beurteilen:
Silber wird durch Sauerstoff nicht oxidiert. Dies zeigen die entsprechenden Standardpotentiale. Die Reaktion von Silber mit Sauerstoff dürfte nicht stattfinden,
da das Potential von Silber zu hoch ist. Die nachweisbare Bildung von Ag2O unter 180 °C kann mithilfe der Potentiale nicht erklärt werden.
Die Teilreaktionen
2 Ag + H2S ⇄ Ag2S + 2 H+ + 2 e– und
4 OH– ⇄ O2 + 2 H2O + 4e–
können aufgrund ihrer Potentiale gleichzeitig ablaufen.
Silber kann hier zu Silber-Ionen oxidiert werden, da die Reaktion mit Schwefelwasserstoff ein niedrigeres Standardpotential besitzt.
Sauerstoff dient hier als Elektronen-Akzeptor. Unter diesen Voraussetzungen müssten sowohl Schwefelwasserstoff als auch Sauerstoff vorhanden sein, damit das Silber anläuft.
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Aufgabe 3: Zeichnen Sie einen beschrifteten Aufbau der Silberreinigung nach der Aluminium-Salz-Methode. Erläutern Sie auch unter Angabe von Reaktionsgleichungen die elektrochemischen Vorgänge bei diesem Reinigungsverfahren. Beurteilen Sie die beiden Verfahren zur Silberreinigung, indem Sie Vor- und Nachteile beider Verfahren gegenüberstellen.