Aufgabe 1 · Abitur NRW Chemie GK · Haupttermin 2023

Aufgabenstellung: Anlaufen und Reinigen von Silber

Silber hat zahlreiche Eigenschaften, die es für Alltagsgegenstände geeignet machen. Kein anderes Metall glänzt stärker, und es wirkt zudem keimtötend. Silbergegenstände sind daher nicht nur schön anzusehen, sondern auch hygienisch. Deshalb wird Silber unter anderem zur Herstellung von Besteck genutzt.

Silberbesteck besteht meist nicht aus reinem Silber, weil Silber zu weich ist und sich das Besteck leicht verbiegen würde. Bei Besteck aus „Hartsilber“ wird ein Besteck mit Stahlkern galvanisch mit einer dünnen Silberschicht überzogen.

Zusatzinformationen

Faraday-Konstante: $F = 96485\ \text{A}\cdot\text{s}\cdot\text{mol}^{-1}$

Faraday-Gesetz: $I\cdot t = n\cdot z\cdot F$

Molare Masse: $M(\text{Ag}) = 107{,}9\ \text{g}\cdot\text{mol}^{-1}$

reduzierte Form · $\rightleftharpoons$ · oxidierte Form $+ z\cdot \text{e}^-$ · Standardpotential $E^\circ$ in V

Al · $\rightleftharpoons$ · $\text{Al}^{3+} + 3\ \text{e}^-$ · $-1{,}66$

Fe · $\rightleftharpoons$ · $\text{Fe}^{2+} + 2\ \text{e}^-$ · $-0{,}41$

$4\ \text{OH}^-$ · $\rightleftharpoons$ · $\text{O}_2 + 2\ \text{H}_2\text{O} + 4\ \text{e}^-$ · $+0{,}40$ (pH = 14)

Ag · $\rightleftharpoons$ · $\text{Ag}^+ + \text{e}^-$ · $+0{,}80$

$2\ \text{Ag} + \text{H}_2\text{S}$ · $\rightleftharpoons$ · $\text{Ag}_2\text{S} + 2\ \text{H}^+ + 2\ \text{e}^-$ · $-0{,}036$

1.

Erläutern Sie anhand passender Reaktionsgleichungen die Beobachtungen aus Experiment a), bei dem keine Spannung angelegt wird. Berechnen Sie die Masse an Silber, die in Experiment b) abgeschieden wird. Erläutern Sie, welchen Vorteil Silber als Anodenmaterial (Experiment b)) gegenüber Graphit (Experiment c)) bietet, und beziehen Sie dabei die Reaktionsgleichungen beider Elektrodenvorgänge ein. Beurteilen Sie, ob galvanisches Versilbern sinnvoller ist, als Gegenstände nur in eine Silbersalz-Lösung zu tauchen. [24 Punkte]

2.

Erklären Sie die Beobachtungen, die sich beim Behandeln von angelaufenem Silber im Labor machen lassen. Beurteilen Sie die Aussagen der Zitate zum Anlaufen von Silber, wobei Sie davon ausgehen, dass die angegebenen Reaktionen dafür verantwortlich sind. [14 Punkte]

3.

Zeichnen Sie den beschrifteten Aufbau für die Silberreinigung nach der Aluminium-Salz-Methode. Erläutern Sie die ablaufenden elektrochemischen Vorgänge dieses Verfahrens auch mithilfe von Reaktionsgleichungen. Beurteilen Sie die beiden Reinigungsverfahren für Silber, indem Sie deren Vor- und Nachteile gegenüberstellen. [22 Punkte]