Elektrolyse von Wasser: Unterschied zwischen den Versionen
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| + | [[Wasserzersetzungsapparat]] mit Deckel, 2 [[Messzylinder]] (10 mL, {{mark|ohne Glasfuß}} mit aufgesetzten Gummiringen, siehe Bild), [[Netzgerät]], 2 Stromkabel, Pinzette, [[Schutzbrille]], Stopp-Uhr | ||
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| − | * UVV: Gefahr der Verätzung bei direktem Kontakt mit | + | * UVV: Gefahr der Verätzung bei direktem Kontakt mit KOH. Die KOH-Plätzchen nur mit Pinzette anfassen und Schutzbrille aufsetzen. |
* Entsorgung: Ausguss | * Entsorgung: Ausguss | ||
=== Durchführung === | === Durchführung === | ||
| − | Behälter im Wasserzersetzungsapparat ohne Messzylinder etwa halbvoll mit dem Wasser befüllen. Die Messzylinder werden ebenfalls mit Wasser gefüllt, | + | * Behälter im Wasserzersetzungsapparat ohne Messzylinder etwa halbvoll mit dem Wasser befüllen. |
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* Beschreibe die Elektronenübertragungsvorgänge am jeweiligen Pol und fasse Deine Aussagen zu Reaktionsgleichungen zusammen. | * Beschreibe die Elektronenübertragungsvorgänge am jeweiligen Pol und fasse Deine Aussagen zu Reaktionsgleichungen zusammen. | ||
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| + | # Das gebildete Volumenverhältnis steht im Einklang mit der [[Summenformel|{{x}}]](H<sub>2</sub>O). | ||
| + | # Beide Gase können durch entsprechende Reaktionen nachgewiesen werden: [[Sauerstoff|{{x}}]] durch die [[Glimmspanprobe|{{x}}]] und [[Wasserstoff|{{x}}]] durch die [[Knallgasprobe|{{x}}]]. | ||
| + | #Die Umkehrung der Elektrolyse von Wasser ist das Arbeitsprinzip der [[Brennstoffzelle|{{x}}]].<br />Betrachtung auf Teilchenebene:<br /> | ||
| + | # Unter der Annahme einer vollständigen Elektronenübertragung wäre folgende Ionenbildung aus Wasser denkbar: H<sub>2</sub>O[[Bild:Pfeil.gif]]O<sup>[[2-|{{x}}]]</sup> + [[2H|{{x}}]]<sup>+</sup> | ||
| + | # Nach Anlegen der Spannung herrscht am Minus-Pol ein [[Elektronenüberschuss, Elektronendruck|{{x}}]], dadurch wird das [[H|{{x}}]]<sup>+</sup>-Ion angezogen. Durch [[Elektronenaufnahme|{{x}}]] wird das Ion reduziert, es entsteht elementarer [[Wasserstoff|{{x}}]]. | ||
| + | # Am Plus-Pol herrscht [[Elektronenmangel, Elektronensog|{{x}}]], dadurch wird das [[O|{{x}}]]<sup>2-</sup>-Ion angezogen. Durch [[Elektronenabgabe|{{x}}]] wird das Ion oxidiert, es entsteht elementarer [[Sauerstoff|{{x}}]]. | ||
| + | # Da Oxidation und [[Reduktion|{{x}}]] zwar räumlich voneinander getrennt, jedoch [[zeitgleich|{{x}}]] stattfinden, spricht man auch von einer [[Redoxreaktion|{{x}}]]. | ||
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| + | {{www2}} | ||
* Versuchsprotokolle: [[Media:Elektrolyse.doc|[1]]], [[Media:Elektrolyse_von_Wasser.pdf|[2]]], [[Media:Chemieprotokoll_vom_06._März._09.doc|[3]]] | * Versuchsprotokolle: [[Media:Elektrolyse.doc|[1]]], [[Media:Elektrolyse_von_Wasser.pdf|[2]]], [[Media:Chemieprotokoll_vom_06._März._09.doc|[3]]] | ||
| − | + | * [[Media:Elektrolyse_Wasser.pdf|Arbeitsblatt zum Thema „Elektrolyse von Wasser“]] | |
| + | {{Ex-ch|190|1|Faradaysche Gesetze}} | ||
| + | {{Ex-ec|265|1|Faradaysche Gesetze}} | ||
[[Kategorie:Chemie]] | [[Kategorie:Chemie]] | ||
[[Kategorie:Experiment]] | [[Kategorie:Experiment]] | ||
Aktuelle Version vom 6. Februar 2019, 14:57 Uhr
„Ich glaube, dass Wasser eines Tages als Brennstoff genutzt wird. Wasser, in seine Elemente Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt, wird zur unerschöpflichen Energiequelle werden.“
Jules Verne
| Elektrolyse von Wasser | ||
|---|---|---|
| vernetzte Artikel | ||
| Elektrolyse | Wasserzersetzungsapparat | |
Bei dieser Elektrolyse wird Wasser (H2O) in die Elemente Sauerstoff und Wasserstoff zerlegt, z. B. im Wasserzersetzungsapparat. Beide Gase können über charakteristische Reaktionen nachgewiesen werden.
Die Umkehrung der Elektrolyse von Wasser ist das Arbeitsprinzip der Brennstoffzelle.
Inhaltsverzeichnis
Experiment
Wie funktioniert die Elektrolyse von Wasser?
Geräte
Wasserzersetzungsapparat mit Deckel, 2 Messzylinder (10 mL, ohne Glasfuß mit aufgesetzten Gummiringen, siehe Bild), Netzgerät, 2 Stromkabel, Pinzette, Schutzbrille, Stopp-Uhr
Chemikalien
Ca. 100 mL Leitungswasser, ca. 1 g Kaliumhydroxid (5 KOH-Plätzchen) zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit
- UVV: Gefahr der Verätzung bei direktem Kontakt mit KOH. Die KOH-Plätzchen nur mit Pinzette anfassen und Schutzbrille aufsetzen.
- Entsorgung: Ausguss
Durchführung
- Behälter im Wasserzersetzungsapparat ohne Messzylinder etwa halbvoll mit dem Wasser befüllen.
- Die Messzylinder werden ebenfalls mit Wasser gefüllt, mit einem Finger zugehalten, in den Behälter eingetaucht und senkrecht über die Platinelektroden gestellt. Bei richtiger Handhabung bleiben beide Zylinder voll befüllt!
- Die KOH-Plätzchen ins Wasser geben, durch Rühren auflösen und den Deckel aufsetzen.
- Mit den Gummiringen die Messzylinder etwa 1 cm über dem Boden schwebend fixieren (Bild).
- Über die Anschlussbuchsen wird das Gerät an die Gleichstromquelle (15 V) angeschlossen und die Stopp-Uhr gestartet.
Beobachtungsauftrag
Protokolliere im Minutentakt das am Plus- und Minuspol gebildete Gasvolumen und stelle Deine Messwerte tabellarisch zusammen. Schalte den Strom aus, wenn in einem Messzylinder 10 mL Gas gebildet wurde.
Auswertung
Erkläre die Vorgänge an den Elektroden und die jeweils gebildeten Gasmengen.
Detailfragen:
- Wie ist die Ladungsverteilung im H2O-Molekül?
- In welche Ionen könnte des H2O-Molekül zerfallen, wenn die Elektronen vollständig auf das stärker Elektronen anziehende Element übertragen würden?
- Was geschieht mit den Ionen nach dem Anlegen der Gleichspannung?
- Beschreibe die Elektronenübertragungsvorgänge am jeweiligen Pol und fasse Deine Aussagen zu Reaktionsgleichungen zusammen.
- Welches Gas wird am Minuspol gebildet, welches am Pluspol?
- Wo findet eine Oxidation bzw. Reduktion statt?
- Wie lässt sich das Verhältnis der Gasmengen erklären?
- Wie lässt sich beweisen, welches Gas sich an welchem Pol gebildet hat?
Übung
- Durch _____________________ im _____________________ lässt sich Wasser in seine Bestandteile _____________________ und _____________________ aufspalten.
- Zur Erhöhung der _____________________ muss ein Elektrolyt im Wasser gelöst werden, z. B. _____________________ .
- Nach dem Anlegen einer _____________________ werden am _____________________ zwei Volumenteile _____________________ und am _____________________ ein Volumenteil _____________________ abgeschieden.
- Das gebildete Volumenverhältnis steht im Einklang mit der _____________________ (H2O).
- Beide Gase können durch entsprechende Reaktionen nachgewiesen werden: _____________________ durch die _____________________ und _____________________ durch die _____________________ .
- Die Umkehrung der Elektrolyse von Wasser ist das Arbeitsprinzip der _____________________ .
Betrachtung auf Teilchenebene: - Unter der Annahme einer vollständigen Elektronenübertragung wäre folgende Ionenbildung aus Wasser denkbar: H2O
O _____________________ + _____________________ + - Nach Anlegen der Spannung herrscht am Minus-Pol ein _____________________ , dadurch wird das _____________________ +-Ion angezogen. Durch _____________________ wird das Ion reduziert, es entsteht elementarer _____________________ .
- Am Plus-Pol herrscht _____________________ , dadurch wird das _____________________ 2--Ion angezogen. Durch _____________________ wird das Ion oxidiert, es entsteht elementarer _____________________ .
- Da Oxidation und _____________________ zwar räumlich voneinander getrennt, jedoch _____________________ stattfinden, spricht man auch von einer _____________________ .
Experimente und weitere Informationen zum Thema
- {{{1}}} als Google-Suchbegriff
- {{{1}}} in der Wikipedia
- {{{1}}} hier in bs-wiki.de mit Google
- {{{1}}} als Youtube-Video
- Versuchsprotokolle: [1], [2], [3]
- Arbeitsblatt zum Thema „Elektrolyse von Wasser“
- Faradaysche Gesetze, in: Chemie heute (Ausgabe 1998), Seite 190, Versuch 1
- Faradaysche Gesetze, in: Elemente Chemie 2, Seite 265, Versuch 1
