Chemie verstehen 4, Schülerbuch

39 Grundmuster chemischer Reaktionen 3. Wie wird Wasserstoffgas hergestellt? Im Labor wird Wasserstoffgas meist durch die Reaktion von unedlen Metallen (zB Zink, Aluminium, Magnesium) mit Salzsäure gewonnen (  LV1). 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 – zB aus Wasser- kraft, Solarzellen … – hergestellt wird (Abb. 39.1). Wasserstoffgas kommt in roten Gasflaschen in den Handel (Abb. 39.4). 4. Wofür verwendet man Wasserstoffgas? Knallgasschaum (Abb. 39.4)  E1 Fülle eine 20-ml-Spritze mit 2 Teilen Wasserstoffgas (zB 12ml) und 1 Teil Sauerstoffgas (zB 6ml). Setze eine entschärfte Kanüle auf und drücke die Gasmischung in Seifenlösung. Beim Entzünden des Schaumes 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 Gewinnung von besonders reinen Metallen aus Metalloxiden, zur Härtung von P anzenfetten oder zur Herstellung von Ammoniak (NH 3 ) aus Stickstoffgas (N 2 ). Strom aus Wasserstoff (Abb. 39.5)  E1 Elektrolysiere eine Natriumcarbonat-Lösung 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 Sauerstoffgas elektrische Energie abgegeben. Brennstoffzellen finden Einsatz in der Raum- fahrt, bei U-Booten und bei einigen Automodellen. Als Abgas entsteht lediglich Wasserdampf. In Österreich gibt es fünf öffentlich zugängliche Wasserstofftank- stellen: in Graz, Wien, Wiener Neudorf, Innsbruck und Asten (Stand 2019). 39.1 Hier wird Wasser mithilfe von Solar­ zellen (nicht im Bild) durch Elektrolyse in Wasserstoffgas und Sauerstoffgas zerlegt. 39.2 Knallgasschaum: 2 H 2 + O 2 2 H 2 O + Energie + − Kathode Anode Elektrolyt- Membran Gleich- strom − − − − − − − − − − H + H 2 O 2 H 2 O O 2– V 39.3 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 Wasserstoffgas wird hergestellt: • im Labor durch Reaktion von zB Zink und Salzsäure • industriell aus zB Erdgas oder durch die Elektrolyse von Wasser M V3 39.4 Rote Gasflaschen enthalten Wasser- stoffgas. V4 39.5 Strom aus Wasserstoff 39.6 Eine Brennstoffzelle versorgt dieses Modellauto mit Strom. Infobox: Wasserstoffgas ist als Energie­ träger nur umweltfreundlich, wenn es durch Strom aus erneuer- baren Energien gewonnen wird. Arbeitsblätter q5ci3s Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv