Practicum: Elektrochemie – galvanische cellen en celspanning – Scheikunde Klas 5 HAVO

In dit examenpracticum voor klas 5 HAVO meet je de celspanning van drie galvanische cellen en vergelijk je de meetwaarden met de berekende standaard celspanningen (E°_cel). Je koppelt de celspanning aan de vrije energie en aan duurzame energieopwekking (brandstofcel).

Leerdoel

Na dit practicum kun je E°_cel berekenen via halfcelspanningen, de relatie ΔG = −nFE°_cel toepassen, een galvanische cel opbouwen en meten, en de werking van een brandstofcel vergelijken met een galvanische cel.

Cursusniveau en vakgebied

Niveau: HAVO klas 5 (examenjaar) | Vak: Scheikunde | Domein: F3 Energieomzettingen, C1 Chemische processen (CE) | Galvanische cel, halfcelspanning, celspanning, vrije energie, brandstofcel, zoutbrug

Benodigdheden

• Drie galvanische cellen: Zn-Cu, Zn-Fe, Fe-Cu
• Metaalstrips (Zn, Fe, Cu), bijbehorende zoutoplossingen (1,0 mol/L: ZnSO₄, FeSO₄, CuSO₄)
• Zoutbruggen (KNO₃-gel in U-buis)
• Digitale voltmeter (0,001 V)

Achtergrondinformatie

Halfcelspanningen (vs. SHE): E°(Cu/Cu²⁺) = +0,34 V; E°(Fe/Fe²⁺) = −0,44 V; E°(Zn/Zn²⁺) = −0,76 V. E°_cel = E°_kathode − E°_anode. Positieve E°_cel → spontane reactie → negatieve ΔG → cel levert energie. ΔG = −n × F × E°_cel (F = 96 485 C/mol).

Werkwijze

1. Bouw elke cel: metaalstrip in bijbehorende oplossing, verbonden via zoutbrug. Verbind de strips via de voltmeter (plus-pool aan kathode).
2. Meet E_cel. Noteer welke elektrode positief is (= kathode).
3. Vergelijk gemeten E_cel met berekende E°_cel.

Meettabel

Verwerkingsvragen

1. Bereken E°_cel voor de Fe-Cu-cel en de Zn-Fe-cel via halfcelspanningen.
2. Bereken ΔG° voor de Zn-Cu-cel (n = 2; F = 96 485 C/mol; E° = +1,10 V).
3. Een waterstofbrandstofcel heeft E°_cel = 1,23 V (H₂ + ½O₂ → H₂O). Bereken ΔG° per mol H₂O gevormd (n = 2).

Uitwerking

V1: Fe-Cu: E° = +0,34 − (−0,44) = +0,78 V. Zn-Fe: E° = −0,44 − (−0,76) = +0,32 V.

V2: ΔG° = −n × F × E° = −2 × 96 485 × 1,10 = −212 267 J/mol ≈ −212 kJ/mol. Negatief → spontaan → de cel levert energie.

V3: ΔG° = −2 × 96 485 × 1,23 = −237 353 J/mol ≈ −237 kJ/mol. Dit is consistent met de standaard vrije energie van vorming van water (−237 kJ/mol).

Benodigde laboratoriumapparatuur van Labvakhandel

Labvakhandel levert galvanische cel-sets, zoutbruggen, metaalstrips en digitale voltmeters voor elektrochemie-praktika in het voortgezet scheikundeonderwijs.

Bekijk het assortiment of neem contact op voor advies.

Meer practicumopdrachten

Ontdek alle practica in de Labvakhandel kennisbank — voor biologie, scheikunde en natuurkunde.