Redoxreihe der Metalle und elektrochemische Spannungsquellen, Chemieübungen

Ausgehend vom Verhalten von Metallen in Metallsalzlösungen wird die Redoxreihe der Metalle und der Aufbau elektrochemischer Spannungsquellen abgeleitet. - Gesamtaufgabenbestand (lehrplanunabhängig)

Hilfe
  • Die Kapazität eines Galvanischen Element kennzeichnet die Menge an elektrischer Ladung, die aus diesem Element entnommen werden kann.

    Sie wird in Amperestunden (Ah) gemessen.

    Eine Kapazität von 500 mAh gibt an, dass die Zelle 1 Stunde lang einen Strom von 500 mA abgeben kann.

    Die Kapazität einer Galvanischen Zelle ist umso größer, je mehr Edukte für die beim Entladen ablaufende Redoxreaktion in ihr vorliegen.

Diese Aufgabenstellung entspricht einer Schulaufgabenfrage.

  • Ein Daniell-Element stellt eine einfache Spannungsquelle dar. Sie besteht aus einer Cu/Cu2+− und einer Zn/Zn2+−Halbzelle, die durch eine Tonwand getrennt sind. An den Metallelektroden kann eine Spannung von ca. 1,1 V abgegriffen werden.
    1. Formuliere die Redoxteilreaktionen, die in den beiden Halbzellen beim Entladen ablaufen.
    2. Fertige eine vollständig beschriftete Skizze des Daniell-Elements an.
    3. Erläutere welche der beiden Salzlösungen durch destilliertes Wasser ersetzt werden kann, ohne dass die Kapazität der Batterie sinkt.

    Löse die Aufgabe zunächst komplett auf einem Blatt Papier und gib dann zur Kontrolle Schritt für Schritt deine Antworten am Computer ein.
    Wenn du Schwierigkeiten hast, kannst du dich natürlich auch sofort Schritt für Schritt durch die Aufgabe führen lassen.

    Schritt 1/9
    Gib an, welches der beiden Metalle unedler ist:
    Zink ist unedler als Kupfer.
    Kupfer ist unedler als Zink.
    Notizfeld
    Notizfeld
keine Berechtigung
In der Redoxreihe der Metalle werden die Elemente nach ihrer Reaktivität sortiert.

Je edler ein Metall ist,
  • desto weniger leicht geben seine Atome Elektronen ab,
  • desto schwächer reagieren die Atome als Reduktionsmittel,
  • desto stabiler ist das Metall.

  • desto leichter nehmen seine Kationen Elektronen auf,
  • desto stärker reagieren die Kationen als Oxiationsmittel,
  • desto instabiler sind die Ionen.

edel: Au > Ag > Cu > Fe > Zn > Al > Mg > Li: unedel
Eine Batterie ist ein Galvanisches Element.
Sie besteht aus zwei Halbzellen..
  • In der einen Halbzelle läuft eine Oxidation ab.
    Durch die Abgabe von Elektronen an eine Elektrode lädt sich diese negativ auf und bildet den Minuspol der Batterie.
  • In der anderen Halbzelle läuft eine Reduktion ab.
    Durch die Aufnahme von Elektronen aus einer Elektrode lädt sich diese positiv auf und bildet den Pluspol der Batterie.
  • Die beiden Halbzellen sind durch einen Separator getrennt.
    Diese Membran darf nicht für die Kationen des edleren Metalls durchlässig sein, damit diese nicht direkt mit den Atomen des unedleren Metalls reagieren.
    Sie muss aber für andere Ionen durchlässig sein, damit der Ladungsunterschied zwischen den beiden Halbzellen ausgeglichen werden kann.
Die Kapazität eines Galvanischen Element kennzeichnet die Menge an elektrischer Ladung, die aus diesem Element entnommen werden kann.

Sie wird in Amperestunden (Ah) gemessen.

Eine Kapazität von 500 mAh gibt an, dass die Zelle 1 Stunde lang einen Strom von 500 mA abgeben kann.

Die Kapazität einer Galvanischen Zelle ist umso größer, je mehr Edukte für die beim Entladen ablaufende Redoxreaktion in ihr vorliegen.