Chemie verstehen 4, Schulbuch

33 Grundmuster chemischer Reaktionen  Lernzielkontrolle 8, Seite 91 3. Wie wird Wasserstoffgas hergestellt? Im Labor wird Wasserstoffgas meist durch die Reaktion von unedlen Metal- len (zB Zink, Aluminium, Magnesium) mit Salzsäure gewonnen (  V1). Industriell erzeugt man Wasserstoffgas hauptsächlich auf zwei Arten: • Erzeugung aus fossilen Energieträgern, zB Erdgas: Aus Verbindungen von Kohlenstoff und Wasserstoff (Kohlenwasserstoffen) werden Wasserstoff- gas und Kohlenstoffmonoxid gewonnen. • Elektrolyse von Wasser (2 H 2 O  2 H 2 + O 2 ): Diese Methode ist nur dann sinnvoll, wenn der dafür benötigte Strom umweltfreundlich hergestellt wird, zB Wasserkraft, Solarzellen (Abb. 33.1). Wasserstoffgas kommt in roten Gasflaschen in den Handel (Abb. 33.2). M Wasserstoffgas wird hergestellt: • im Labor durch Reaktion von zB Zink und Salzsäure • industriell aus zB Erdgas oder durch die Elektrolyse von Wasser 4. Wofür verwendet man Wasserstoffgas? Knallgasschaum (Abb. 33.4) Fülle eine 20-ml-Spritze mit 2 Teilen Wasserstoffgas (zB 12ml) und 1 Teil Sauerstoffgas (zB 6ml) und düse die Gasmischung in Seifenlösung. Beim Entzünden mit einem Span verbrennt die Gasmischung mit einem Knall. Knallgas ist eine Mischung aus zwei Raumteilen Wasserstoffgas und einem Raumteil Sauerstoffgas. Bei der Reaktion der beiden Gase entsteht Wasser: 2 H 2 + O 2  2 H 2 O. Dabei wird Wärmeenergie abgegeben. Wasserstoffgas wird zB als Schweißgas oder Raketentreibstoff verwendet. In der chemischen Industrie verwendet man Wasserstoffgas zB zur Gewin- nung von besonders reinen Metallen aus Metalloxiden, zur Härtung von Pflanzenfetten bei der Herstellung von Margarine oder zur Herstellung von Ammoniak (NH 3 ) aus Stickstoffgas (N 2 ). Strom aus Wasserstoff (Abb. 33.5) Elektrolysiere eine Natriumcarbonatlösung an zwei dickeren Kohleelektro- den einige Minuten lang bei etwa 10V Gleichspannung. Schalte den Strom ab und hänge einen Solarmotor an die Elektroden. In Brennstoffzellen wird bei der Reaktion von Wasserstoffgas und Sauer- stoffgas elektrische Energie abgegeben. Brennstoffzellen finden Einsatz in der Raumfahrt, bei U-Booten und bereits bei einigen Elektroautos. Als Abgas entsteht lediglich Wasserdampf. In Österreich gibt es zwei Wasserstofftankstellen in Sattledt und Graz (Stand 2012). V4 V5 V + − Kathode Anode Elektrolyt- Membran Gleich- strom −− − − −− − − − − H + H 2 O 2 H 2 O O 2– 33.3 Funktion der Brennstoffzelle: An der Anode (Minuspol) wird H 2 in 2 H + und 2 Elektronen gespalten. An der Kathode (Pluspol) wird O 2 gespalten und nimmt je 2 Elektronen auf. 2 H + + O 2–  2 H 2 O 33.1 In dieser Brennstoffzelle kann Wasser mit Hilfe von Solarzellen in Wasserstoffgas und Sauerstoffgas zerlegt werden. 33.2 Rote Gasflaschen enthalten Wasser- stoffgas. 33.4 Knallgasschaum: 2 H 2 + O 2  2 H 2 O + Energie 33.5 Strom aus Wasserstoff 33.6 Eine Brennstoffzelle versorgt dieses Modellauto mit Strom. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv