Elemente und Moleküle, Maturatraining

61 2. Erkläre die rechts stehende Abbildung, indem du alle Teile mit den allgemeinen Namen bezeichnest. 3. Welcher Vorgang findet bei Stromfluss statt? Wie nennt man eine solche Reaktion in der Chemie ganz allgemein? 4. Welche Gleichgewichtsspannung ∆E o hat das Daniell- Element? E o (Cu 2+ /Cu)= +0,35 V; E o (Zn 2+ /Zn)= -0,76 V; 5. Welches Potential hätte die Cu-Halbzelle, wenn [Cu 2+ ]=0,020 mol/L und die Temperatur 20 °C wären? Benutze zur Berechnung die folgende Gleichung: Kommen wir nun zu den heute in Verwendung befindlichen Batterien, Akkus und Brennstoffzellen. Unten sind drei Abbildungen gezeichnet, jede davon gehört zu einem der genannten drei Typen von elektrochemi- schen Spannungsquellen. Zn Zn Zn Zn Zn Zn Zn Zn Zn Zn Zn Cu Cu Cu Cu Cu Cu Cu Cu Cu Cu Cu Cu Cu Cu 2+ Cu 2+ Cu 2+ Cu 2+ SO 4 2– SO 4 2– SO 4 2– SO 4 2– SO 4 2– SO 4 2– SO 4 2– SO 4 2– SO 4 2– SO 4 2– SO 4 2– Zn 2+ Zn 2+ Zn 2+ 2 e – V Halbzelle 2 Halbzelle 1 2 e – Zn Zn 2+ + 2 e – Halbreaktion 1 Cu 2+ + 2 e – Cu Halbreaktion 2 E = E o + R ⋅ T z ⋅ F ln Ox [ ] Red [ ] TRA REP PRO PRO Abb.: Daniell-Element Energie Entsorgung Ausgangszustand (geladen) Endzustand (ungeladen) Energie Laden Ausgangszustand (geladen) Endzustand (ungeladen) Energie Entladen Energie Brennstoff Wasserstoff Methanol Hydrazin SYSTEM Brennstoffzelle Oxidations- mittel Sauerstoff Luft Reaktionsprodukte 6. Welche Abbildung gehört zu welcher elektrochemischen Spannungsquelle? 7. Erkläre mit Hilfe der Abbildungen die wesentlichen Un- terschiede zwischen den drei genannten Typen. Als Abschluss betrachten wir den Blei-Akku (neben stehende Abbildung), ein sehr lange schon in Verwendung befindliches galvanisches Element. Wenn der Akku Strom liefert, wird am ⊕ -Pol PbO 2 zu PbSO 4 reduziert und am ⊝ -Pol Pb zu PbSO 4 oxidiert, siehe auch die nebenstehende Abbildung. 8. Stelle die abgestimmten Gleichungen für den Lade- und Entladevorgang auf. 2 H 2 SO 4 2 H 2 O 2 H + Pb 2+ SO 4 2– Pb 2+ SO 4 2– 2 H + 2 OH – Pb PbO 2 Pb 4+ 2 O 2– Verbraucher 2e – 2e – 2e – 2e – Entladen Laden TRA REP TRA A B C Abb.: Blei-Akku Bücher: „Elemente“ – Seiten 88–95 „ELMO“ – Seiten 72–79 Wichtige Begriffe: Reduktion, Oxidation, Spannungsreihe, galvanisches Element, Batterien, Akkumulatoren, Brennstoffzellen Info-Box Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv