Chemie · Klasse 13 · Kapitel

Elektrische Energie aus chemischen Reaktionen

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○ mit Starthilfe, ● für alle, ★ zum Weiterdenken. Du wählst mindestens eine ★-Aufgabe. Du rechnest ins Heft.

1Ich beschreibe Bau und Arbeitsweise des Daniell-Elements.

MerkenDaniell-Element

Zink wird oxidiert (Minuspol), Kupferionen werden reduziert (Pluspol).

Elektronen fließen im Draht, Ionen in der Lösung.

BeispielDaniell-Element: Bau und Arbeitsweise

Zwei Halbzellen werden mit einer Salzbrücke verbunden: Blei in einer Lösung von Pb²⁺-Ionen und Kupfer in einer Lösung von Cu²⁺-Ionen. Welches Metall bildet den Minuspol, und was geschieht dort?

Schritt für Schritt

Potenziale: Blei −0,13 V, Kupfer +0,34 V.
Das kleinere Potenzial gehört zum Donator, dem Minuspol.
Blei wird oxidiert.

Potenziale: Blei −0,13 V, Kupfer +0,34 V.
Das kleinere Potenzial gehört zum Donator, dem Minuspol.
Blei wird oxidiert.

Ergebnis:

Blei, es wird oxidiert

AchtungAnode ist immer der Pluspol

So nicht

Wie lautet die Gesamtgleichung des Daniell-Elements → Zn²⁺ + Cu → Zn + Cu²⁺

So richtig

Wie lautet die Gesamtgleichung des Daniell-Elements → Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu

Frag zuerst: Wo werden Elektronen abgegeben? Dort ist die Anode, egal welches Vorzeichen sie hat.

ÜbenJetzt du

○1
Zwei Halbzellen werden mit einer Salzbrücke verbunden: Magnesium in einer Lösung von Mg²⁺-Ionen und Silber in einer Lösung von Ag⁺-Ionen. Welches Metall bildet den Minuspol, und was geschieht dort?
So fängst du an:
Potenziale: Magnesium −2,37 V, Silber +0,80 V.
Lösung zeigen
1. Potenziale: Magnesium −2,37 V, Silber +0,80 V.
2. Das kleinere Potenzial gehört zum Donator, dem Minuspol.
3. Magnesium wird oxidiert.
Ergebnis:
Magnesium, es wird oxidiert
●2
Zwei Halbzellen werden mit einer Salzbrücke verbunden: Aluminium in einer Lösung von Al³⁺-Ionen und Silber in einer Lösung von Ag⁺-Ionen. Welches Metall bildet den Minuspol, und was geschieht dort?
Lösung zeigen
1. Potenziale: Aluminium −1,66 V, Silber +0,80 V.
2. Das kleinere Potenzial gehört zum Donator, dem Minuspol.
3. Aluminium wird oxidiert.
Ergebnis:
Aluminium, es wird oxidiert
★3
Wie lautet die Gesamtgleichung des Daniell-Elements?
Lösung zeigen
1. Zink wird oxidiert: Zn → Zn²⁺ + 2 e⁻.
2. Kupferionen werden reduziert: Cu²⁺ + 2 e⁻ → Cu.
3. Beide Teilgleichungen addiert.
Ergebnis:
Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu

2Ich ermittle Standardelektrodenpotenziale mit der Standardwasserstoff-Elektrode und lese die Spannungsreihe.

MerkenSpannungsreihe

Die Standardwasserstoff-Elektrode hat 0 V. Negativer heißt: gibt Elektronen leichter ab.

BeispielStandardpotenziale und Spannungsreihe

Welchen Wert hat das Standardpotenzial der Standardwasserstoff-Elektrode?

Schritt für Schritt

Ein Potenzial braucht einen Nullpunkt.
Dafür dient die Standardwasserstoff-Elektrode.
Ihr Wert ist 0 V.

Ein Potenzial braucht einen Nullpunkt.
Dafür dient die Standardwasserstoff-Elektrode.
Ihr Wert ist 0 V.

Ergebnis:

0 V, per Definition

AchtungStandardpotenziale werden addiert

So nicht

Zink −0,76 V und Kupfer +0,34 V ergeben −0,42 V.

So richtig

Zellspannung ist Akzeptor minus Donator: 0,34 V − (−0,76 V) = 1,10 V.

Bestimme erst den Akzeptor, dann den Donator. Rechne E° des Akzeptors minus E° des Donators.

ÜbenJetzt du

○4
Standardpotenziale: Aluminium −1,66 V, Eisen −0,44 V. Welches Metall ist das stärkere Reduktionsmittel, und warum?
So fängst du an:
Ein Reduktionsmittel gibt Elektronen ab.
Lösung zeigen
1. Ein Reduktionsmittel gibt Elektronen ab.
2. Dazu neigt das Paar mit dem negativeren Potenzial.
3. Das ist Aluminium.
Ergebnis:
Aluminium, es hat das negativere Potenzial
●5
Standardpotenziale: Eisen −0,44 V, Nickel −0,26 V. Welches Metall ist das stärkere Reduktionsmittel, und warum?
Lösung zeigen
1. Ein Reduktionsmittel gibt Elektronen ab.
2. Dazu neigt das Paar mit dem negativeren Potenzial.
3. Das ist Eisen.
Ergebnis:
Eisen, es hat das negativere Potenzial
★6
Standardpotenziale: Magnesium −2,37 V, Aluminium −1,66 V. Welches Metall ist das stärkere Reduktionsmittel, und warum?
Lösung zeigen
1. Ein Reduktionsmittel gibt Elektronen ab.
2. Dazu neigt das Paar mit dem negativeren Potenzial.
3. Das ist Magnesium.
Ergebnis:
Magnesium, es hat das negativere Potenzial

3Ich berechne die Zellspannung unter Standardbedingungen.

MerkenZellspannung

U = E°(Akzeptor) − E°(Donator), jedes Potenzial einmal.

Daniell: 0,34 V − (−0,76 V) = 1,10 V.

BeispielZellspannung berechnen

Silber (+0,80 V) und Zink (−0,76 V) bilden eine Zelle. Bestimme: Wie groß ist die Zellspannung unter Standardbedingungen?

Schritt für Schritt

Akzeptor ist Silber, Donator ist Zink.
U = 0,80 V − (−0,76 V).
U = 1,56 V

Akzeptor ist Silber, Donator ist Zink.
U = 0,80 V − (−0,76 V).
U = 1,56 V

Ergebnis:

1,56 V

AchtungDonator und Akzeptor vertauscht

So nicht

Zink ist edler, also ist Zink der Akzeptor: −0,76 V − 0,34 V = −1,10 V.

So richtig

Das Redoxpaar mit dem kleineren E° gibt Elektronen ab (Donator). Die Zellspannung ist positiv: 0,34 V − (−0,76 V) = 1,10 V.

Ordne beide Paare in der Spannungsreihe. Das untere gibt Elektronen ab, das obere nimmt sie auf.

ÜbenJetzt du

○7
Eine Zelle aus Aluminium (−1,66 V) und Kupfer (+0,34 V) arbeitet unter Standardbedingungen. Bestimme: Wie groß ist die Zellspannung?
So fängst du an:
Akzeptor: Kupfer, Donator: Aluminium.
Lösung zeigen
1. Akzeptor: Kupfer, Donator: Aluminium.
2. U = +0,34 V − (−1,66 V)
3. U = 2,00 V
Ergebnis:
2,00 V
●8
In einer Zelle gibt Eisen (−0,44 V) Elektronen an Kupferionen (+0,34 V) ab. Bestimme: Welche Spannung liefert sie?
Lösung zeigen
1. Akzeptor ist Kupfer, Donator ist Eisen.
2. U = 0,34 V − (−0,44 V).
3. U = 0,78 V
Ergebnis:
0,78 V
★9
Aluminium (−1,66 V) gibt je Atom drei Elektronen ab, Kupfer (+0,34 V) nimmt je Ion zwei auf. Bestimme: Wie groß ist die Zellspannung?
Lösung zeigen
1. Akzeptor Kupfer, Donator Aluminium.
2. U = 0,34 V − (−1,66 V).
3. U = 2,00 V, unabhängig von z.
Ergebnis:
2,00 V

4Ich unterscheide Primärelement, Sekundärelement und Brennstoffzelle.

MerkenSpannungsquellen

Primärelemente sind nicht ladbar.

Akkus lädt Strom von außen. Brennstoffzellen bekommen Stoffe laufend zugeführt.

BeispielPrimär-, Sekundärelement und Brennstoffzelle

Wie ordnet man eine Zink-Kohle-Batterie in der Taschenlampe ein?

Schritt für Schritt

Frage: Kann man die Reaktion durch Strom umkehren?
Werden die Stoffe laufend zugeführt?
Also Primärelement.

Frage: Kann man die Reaktion durch Strom umkehren?
Werden die Stoffe laufend zugeführt?
Also Primärelement.

Ergebnis:

Primärelement

AchtungBeim Laden läuft dieselbe Reaktion weiter

So nicht

Wie ordnet man eine Zink-Kohle-Batterie in der Taschenlampe ein → Sekundärelement

So richtig

Wie ordnet man eine Zink-Kohle-Batterie in der Taschenlampe ein → Primärelement

Schreib die Entladereaktion auf und kehre sie um. Wer erzwingt die Umkehr?

ÜbenJetzt du

○10
Wie ordnet man ein Lithium-Akku im Elektroauto ein?
So fängst du an:
Frage: Kann man die Reaktion durch Strom umkehren?
Lösung zeigen
1. Frage: Kann man die Reaktion durch Strom umkehren?
2. Werden die Stoffe laufend zugeführt?
3. Also Sekundärelement.
Ergebnis:
Sekundärelement
●11
Wie ordnet man eine Zink-Luft-Zelle im Hörgerät ein?
Lösung zeigen
1. Frage: Kann man die Reaktion durch Strom umkehren?
2. Werden die Stoffe laufend zugeführt?
3. Also Primärelement.
Ergebnis:
Primärelement
★12
Warum kann man eine Brennstoffzelle theoretisch unbegrenzt betreiben, eine Batterie nicht?
Lösung zeigen
1. In der Batterie sind die Reaktionsstoffe begrenzt.
2. In der Brennstoffzelle strömen sie von außen nach.
3. Solange Wasserstoff und Sauerstoff kommen, fließt Strom.
Ergebnis:
Die Reaktionspartner werden von außen laufend zugeführt

5Ich erkläre Lokalelement sowie Sauerstoff- und Säurekorrosion.

MerkenKorrosion

Im Wasserfilm bildet sich ein Lokalelement.

An der Anode wird Eisen oxidiert, an der Kathode Sauerstoff oder H₃O⁺ reduziert.

BeispielLokalelement, Sauerstoff- und Säurekorrosion

Rostet ein Eisennagel in Paraffinöl?

Schritt für Schritt

Prüfe: Sauerstoff, Wasser als Elektrolyt, Lokalelement?
Das Öl hält Wasser und Sauerstoff vom Eisen fern.
Also rostet es kaum.

Prüfe: Sauerstoff, Wasser als Elektrolyt, Lokalelement?
Das Öl hält Wasser und Sauerstoff vom Eisen fern.
Also rostet es kaum.

Ergebnis:

Nein, es bleibt weitgehend blank

AchtungRosten braucht nur Sauerstoff

So nicht

Rostet ein verchromter Wasserhahn mit Kratzer im feuchten Bad → Nein, es bleibt weitgehend blank

So richtig

Rostet ein verchromter Wasserhahn mit Kratzer im feuchten Bad → Ja, es läuft eine Korrosion ab

Sieh dir die Nägel im Versuch an: Welche Bedingung fehlt bei den Nägeln, die nicht rosten?

ÜbenJetzt du

○13
Rostet ein Eisennagel mit Zinkband in Salzwasser?
So fängst du an:
Prüfe: Sauerstoff, Wasser als Elektrolyt, Lokalelement?
Lösung zeigen
1. Prüfe: Sauerstoff, Wasser als Elektrolyt, Lokalelement?
2. Das Zink wird zuerst oxidiert und schützt das Eisen.
3. Also rostet es kaum.
Ergebnis:
Nein, es bleibt weitgehend blank
●14
Rostet ein verchromter Wasserhahn mit Kratzer im feuchten Bad?
Lösung zeigen
1. Prüfe: Sauerstoff, Wasser als Elektrolyt, Lokalelement?
2. Im Kratzer bildet sich ein Lokalelement, in dem das Eisen die Elektronen abgibt.
3. Also rostet es.
Ergebnis:
Ja, es läuft eine Korrosion ab
★15
Ein Wassertropfen liegt auf blankem Eisen. Warum rostet es zuerst am Rand?
Lösung zeigen
1. Der Rand liegt näher an der Luft.
2. Dort wird Sauerstoff reduziert: Kathode.
3. In der Mitte wird Eisen oxidiert, der Rost folgt dort.
Ergebnis:
Am Rand kommt mehr Sauerstoff heran, dort ist die Kathode

6Ich begründe Korrosionsschutz mit Opferanode und kenne ein Nanomaterial als Schutz.

MerkenKorrosionsschutz

Das unedlere Metall wird statt des edleren oxidiert (Opferanode).

Superhydrophobe Schichten halten den Wasserfilm fern.

BeispielKorrosionsschutz: Opferanode und Nanomaterial

Warum schützt ein Zinkblock am Schiffsrumpf das Eisen?

Schritt für Schritt

Zink hat das negativere Potenzial.
Es gibt die Elektronen ab.
So bleibt das Eisen unverändert.

Zink hat das negativere Potenzial.
Es gibt die Elektronen ab.
So bleibt das Eisen unverändert.

Ergebnis:

Zink ist unedler und wird anstelle des Eisens oxidiert

AchtungDas edlere Metall schützt das unedlere

So nicht

Man verbindet Eisen mit Kupfer, dann ist das Eisen geschützt.

So richtig

Es schützt das unedlere Metall: Zink oder Magnesium wird statt Eisen oxidiert (Opferanode). Mit Kupfer rostet das Eisen schneller.

Ordne Eisen und das Schutzmetall in der Spannungsreihe. Das mit dem kleineren Potenzial wird oxidiert.

ÜbenJetzt du

○16
Nickel (−0,26 V) wird leitend mit Eisen (−0,44 V) verbunden und kommt mit Salzwasser in Berührung. Schützt es das Eisen als Opferanode?
So fängst du an:
Vergleiche −0,26 V mit −0,44 V.
Lösung zeigen
1. Vergleiche −0,26 V mit −0,44 V.
2. Das Schutzmetall hat das größere Potenzial.
3. Dann gibt das Eisen die Elektronen ab.
Ergebnis:
Nein, es ist edler und das Eisen wird stärker angegriffen
●17
Als Opferanode für Eisen (−0,44 V) stehen Silber (+0,80 V) und Zink (−0,76 V) zur Wahl. Welches Metall eignet sich?
Lösung zeigen
1. Vergleiche beide Potenziale mit −0,44 V.
2. Die Opferanode hat das kleinere Potenzial.
3. Das trifft auf Zink zu.
Ergebnis:
Zink, es ist unedler als Eisen
★18
Als Opferanode für Eisen (−0,44 V) stehen Nickel (−0,26 V) und Zink (−0,76 V) zur Wahl. Welches Metall eignet sich?
Lösung zeigen
1. Vergleiche beide Potenziale mit −0,44 V.
2. Die Opferanode hat das kleinere Potenzial.
3. Das trifft auf Zink zu.
Ergebnis:
Zink, es ist unedler als Eisen

7Ich erkläre die Grundlagen der Elektrolyse und ein technisches Beispiel.

MerkenElektrolyse

Die Elektrolyse erzwingt eine Reaktion durch Gleichspannung.

An der Kathode wird reduziert, an der Anode oxidiert.

BeispielElektrolyse: Grundlagen und technisches Beispiel

Nickelchloridlösung wird mit Graphitelektroden elektrolysiert. Welche Teilgleichung beschreibt die Kathode?

Schritt für Schritt

Die Kathode ist der Minuspol.
Dort wandern die Kationen hin und nehmen Elektronen auf.
Ni²⁺ + 2 e⁻ → Ni

Die Kathode ist der Minuspol.
Dort wandern die Kationen hin und nehmen Elektronen auf.
Ni²⁺ + 2 e⁻ → Ni

Ergebnis:

Ni²⁺ + 2 e⁻ → Ni

AchtungKathode und Anode vertauscht bei der Elektrolyse

So nicht

Die Anionen wandern zur Kathode, weil dort die Reduktion stattfindet.

So richtig

Anionen wandern zur Anode und werden dort oxidiert. Kationen wandern zur Kathode und werden dort reduziert.

Markiere erst die Pole der Spannungsquelle. Zeichne dann, wohin Kationen und Anionen wandern.

ÜbenJetzt du

○19
Zinkbromidlösung wird mit Graphitelektroden elektrolysiert. Welche Teilgleichung beschreibt die Kathode?
So fängst du an:
Die Kathode ist der Minuspol.
Lösung zeigen
1. Die Kathode ist der Minuspol.
2. Dort wandern die Kationen hin und nehmen Elektronen auf.
3. Zn²⁺ + 2 e⁻ → Zn
Ergebnis:
Zn²⁺ + 2 e⁻ → Zn
●20
Kupferchloridlösung wird mit Graphitelektroden elektrolysiert. Welcher Stoff entsteht an der Anode?
Lösung zeigen
1. Die Anode ist der Pluspol.
2. Dort wandern die Anionen hin und geben Elektronen ab.
3. 2 Cl⁻ → Cl₂ + 2 e⁻
Ergebnis:
Chlor
★21
Kupferchloridlösung wird mit Graphitelektroden elektrolysiert. Welche Teilgleichung beschreibt die Kathode?
Lösung zeigen
1. Die Kathode ist der Minuspol.
2. Dort wandern die Kationen hin und nehmen Elektronen auf.
3. Cu²⁺ + 2 e⁻ → Cu
Ergebnis:
Cu²⁺ + 2 e⁻ → Cu

8Ich wende die Nernst-Gleichung und die Faraday-Gesetze an (Leistungskurs).

MerkenBerechnungen

Nernst: E = E° + (0,059 V : z) · lg c(Ox) : c(Red).

Faraday: n = I · t : (z · F), F = 96.485 C/mol.

BeispielNernst-Gleichung und Faraday-Gesetze

Eine Kupferelektrode taucht in eine Lösung mit c = 0,1 mol/L ihrer Ionen (E° = +0,34 V, z = 2). Bestimme: Welches Potenzial hat sie bei 25 Grad Celsius?

Schritt für Schritt

lg 0,1 = −1
E = +0,34 V + (0,059 V : 2) · (−1)
E = 0,31 V

lg 0,1 = −1
E = +0,34 V + (0,059 V : 2) · (−1)
E = 0,31 V

Ergebnis:

0,31 V

AchtungNernst-Gleichung ohne Logarithmus gerechnet

So nicht

E = 0,34 V + 0,059 V · 0,01 = 0,34 V, die Konzentration ändert fast nichts.

So richtig

E = 0,34 V + (0,059 V : 2) · lg 0,01 = 0,34 V − 0,059 V = 0,28 V.

Berechne zuerst lg c. Setze dann den Wert in die Gleichung ein und teile durch z.

ÜbenJetzt du

○22
Eine Silberelektrode taucht in eine Lösung mit c = 0,001 mol/L ihrer Ionen (E° = +0,80 V, z = 1). Bestimme: Welches Potenzial hat sie bei 25 Grad Celsius?
So fängst du an:
lg 0,001 = −3
Lösung zeigen
1. lg 0,001 = −3
2. E = +0,80 V + (0,059 V : 1) · (−3)
3. E = 0,62 V
Ergebnis:
0,62 V
●23
Ein Strom von 1 A fließt 1930 s lang durch eine Lösung der Kupferionen mit der Ladungszahl 2. Bestimme: Wie viel Gramm Kupfer scheiden sich ab? M = 64 g/mol, F = 96.485 C/mol.
Lösung zeigen
1. Q = 1 A · 1930 s = 1930 C
2. n = 1930 C : (2 · 96.485 C/mol)
3. m = n · M = 0,64 g
Ergebnis:
0,64 g
★24
Bestimme: Wie groß ist das Potenzial einer Kupferelektrode in einer Lösung mit c(Cu²⁺) = 0,01 mol/L bei 25 Grad Celsius? E° = +0,34 V.
Lösung zeigen
1. E = E° + (0,059 V : z) · lg c.
2. z = 2, lg 0,01 = −2.
3. E = 0,34 V − 0,059 V = 0,28 V.
Ergebnis:
0,28 V

Vermischte Übungen

Alles durcheinander – wie in der Arbeit. Überleg bei jeder Aufgabe zuerst: Welches Ziel ist das?

Üben

●25
Wozu dient die Salzbrücke zwischen den beiden Halbzellen?
Lösung zeigen
1. Ohne Brücke wäre der Stromkreis offen.
2. In der Brücke sind bewegliche Ionen.
3. Sie gleichen die Ladung in den Halbzellen aus.
Ergebnis:
Sie lässt Ionen wandern und gleicht die Ladung aus
●26
Standardpotenziale: Kupfer +0,34 V, Silber +0,80 V. Welches Metall ist das stärkere Reduktionsmittel, und warum?
Lösung zeigen
1. Ein Reduktionsmittel gibt Elektronen ab.
2. Dazu neigt das Paar mit dem negativeren Potenzial.
3. Das ist Kupfer.
Ergebnis:
Kupfer, es hat das negativere Potenzial
●27
Eine Zelle aus Zink (−0,76 V) und Silber (+0,80 V) arbeitet unter Standardbedingungen. Bestimme: Wie groß ist die Zellspannung?
Lösung zeigen
1. Akzeptor: Silber, Donator: Zink.
2. U = +0,80 V − (−0,76 V)
3. U = 1,56 V
Ergebnis:
1,56 V
●28
Wie ordnet man eine Wasserstoff-Brennstoffzelle im Bus ein?
Lösung zeigen
1. Frage: Kann man die Reaktion durch Strom umkehren?
2. Werden die Stoffe laufend zugeführt?
3. Also Brennstoffzelle.
Ergebnis:
Brennstoffzelle
●29
Als Opferanode für Eisen (−0,44 V) stehen Blei (−0,13 V) und Aluminium (−1,66 V) zur Wahl. Welches Metall eignet sich?
Lösung zeigen
1. Vergleiche beide Potenziale mit −0,44 V.
2. Die Opferanode hat das kleinere Potenzial.
3. Das trifft auf Aluminium zu.
Ergebnis:
Aluminium, es ist unedler als Eisen
●30
Zinkiodidlösung wird mit Graphitelektroden elektrolysiert. Welcher Stoff entsteht an der Anode?
Lösung zeigen
1. Die Anode ist der Pluspol.
2. Dort wandern die Anionen hin und geben Elektronen ab.
3. 2 I⁻ → I₂ + 2 e⁻
Ergebnis:
Iod

Auf einen Blick

MerkenDas Wichtigste

Daniell-Element: Zink wird oxidiert (Minuspol), Kupferionen werden reduziert (Pluspol).
Spannungsreihe: Die Standardwasserstoff-Elektrode hat 0 V. Negativer heißt: gibt Elektronen leichter ab.
Zellspannung: U = E°(Akzeptor) − E°(Donator), jedes Potenzial einmal.
Spannungsquellen: Primärelemente sind nicht ladbar.
Korrosion: Im Wasserfilm bildet sich ein Lokalelement.
Korrosionsschutz: Das unedlere Metall wird statt des edleren oxidiert (Opferanode).
Elektrolyse: Die Elektrolyse erzwingt eine Reaktion durch Gleichspannung.
Berechnungen: Nernst: E = E° + (0,059 V : z) · lg c(Ox) : c(Red).

Kannst du das?

Je Ziel eine Aufgabe. Rechne sie ins Heft, dann kreuz ehrlich an. Keine Punkte, keine Note – der Test ist für dich.

ÜbenSelbsttest

Ich beschreibe Bau und Arbeitsweise des Daniell-Elements.
31
Zwei Halbzellen werden mit einer Salzbrücke verbunden: Magnesium in einer Lösung von Mg²⁺-Ionen und Zink in einer Lösung von Zn²⁺-Ionen. Welches Metall bildet den Minuspol, und was geschieht dort?
Lösung zeigen
Ergebnis:
Magnesium, es wird oxidiert
Ich ermittle Standardelektrodenpotenziale mit der Standardwasserstoff-Elektrode und lese die Spannungsreihe.
32
Ein Redoxpaar hat das Standardpotenzial −2,37 V. Was sagt das über die reduzierte Form?
Lösung zeigen
Ergebnis:
Sie gibt Elektronen sehr leicht ab
Ich berechne die Zellspannung unter Standardbedingungen.
33
Eine Zelle aus Blei (−0,13 V) und Kupfer (+0,34 V) arbeitet unter Standardbedingungen. Bestimme: Wie groß ist die Zellspannung?
Lösung zeigen
Ergebnis:
0,47 V
Ich unterscheide Primärelement, Sekundärelement und Brennstoffzelle.
34
Wie ordnet man der Akku eines Laptops ein?
Lösung zeigen
Ergebnis:
Sekundärelement
Ich erkläre Lokalelement sowie Sauerstoff- und Säurekorrosion.
35
Rostet ein Eisennagel unter einer Ölschicht in Wasser, das ausgekocht wurde?
Lösung zeigen
Ergebnis:
Nein, es bleibt weitgehend blank
Ich begründe Korrosionsschutz mit Opferanode und kenne ein Nanomaterial als Schutz.
36
Als Opferanode für Eisen (−0,44 V) stehen Zink (−0,76 V) und Silber (+0,80 V) zur Wahl. Welches Metall eignet sich?
Lösung zeigen
Ergebnis:
Zink, es ist unedler als Eisen
Ich erkläre die Grundlagen der Elektrolyse und ein technisches Beispiel.
37
Kupferbromidlösung wird mit Graphitelektroden elektrolysiert. Welcher Stoff entsteht an der Anode?
Lösung zeigen
Ergebnis:
Brom
Ich wende die Nernst-Gleichung und die Faraday-Gesetze an (Leistungskurs).
38
Bestimme: Wie viel Zink (65 g/mol) scheidet ein Strom von 2 A in 965 s aus einer Zn²⁺-Lösung ab? F = 96.485 C/mol.
Lösung zeigen
Ergebnis:
0,65 g

Bei „unsicher“ oder „noch nicht“: Lies den Abschnitt zum Ziel noch einmal und rechne seine drei Aufgaben.

Wörter

Gleichung: zwei Rechnungen, die gleich viel wert sind

Lösungen

Magnesium, es wird oxidiert
Aluminium, es wird oxidiert
Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu
Aluminium, es hat das negativere Potenzial
Eisen, es hat das negativere Potenzial
Magnesium, es hat das negativere Potenzial
2,00 V
0,78 V
2,00 V
Sekundärelement
Primärelement
Die Reaktionspartner werden von außen laufend zugeführt
Nein, es bleibt weitgehend blank
Ja, es läuft eine Korrosion ab
Am Rand kommt mehr Sauerstoff heran, dort ist die Kathode
Nein, es ist edler und das Eisen wird stärker angegriffen
Zink, es ist unedler als Eisen
Zink, es ist unedler als Eisen
Zn²⁺ + 2 e⁻ → Zn
Chlor
Cu²⁺ + 2 e⁻ → Cu
0,62 V
0,64 g
0,28 V
Sie lässt Ionen wandern und gleicht die Ladung aus
Kupfer, es hat das negativere Potenzial
1,56 V
Brennstoffzelle
Aluminium, es ist unedler als Eisen
Iod
Magnesium, es wird oxidiert
Sie gibt Elektronen sehr leicht ab
0,47 V
Sekundärelement
Nein, es bleibt weitgehend blank
Zink, es ist unedler als Eisen
Brom
0,65 g