Experimente der Kategorie "Elektrochemie"

NameKurzbeschreibungBeschreibungTypGefahrstoffe
Elektrolyse einer Zinkiodid-Lösung Laden und Entladen einer galvanischen Zelle Ein Becherglas wird mit Zinkiodid-Lösung befüllt und mit 2 Graphitelektroden ausgestattet. Man legt eine 10-V-Gleichspannung an und elektrolysiert einige Minuten lang. Anschließend wird die Spannungsquelle entfernt, und man schließt einen Motor mit Propeller an. Alternative: Versuchsansatz im U-Rohr mit Fritte. Lehrer-/ Schülerversuch Zinkiodid
Elektrolyse Salzsäure Stromfluss bei Erreichen der Zersetzungsspannung Ein Becherglas mit Salzsäure wird mit zwei Platinelektroden ausgestattet, die über ein Multimeter mit einer Gleichspannungsquelle verbunden werden. Stufenweise wird gemäß Anleitung die angelegte Spannung erhöht und der Stromfluss jeweils kontrolliert. Bei einsetzendem Stromfluss wird die Elektrolyse beendet. Die Zersetzungsspannung wird direkt mit dem Multimeter gemessen. Lehrer-/ Schülerversuch Salzsäure (Maßlösung c= 1 mol/L)
Überspannung Tatsächliche Zersetzungspannung vs. berechnete Leerlaufspanung Ein Becherglas wird mit 0,5-molarer Schwefelsäure bzw. 1-molarer Natronlauge befüllt und mit zwei Platinelektroden ausgestattet. Es wird eine Gleichspannung angelegt, die unter Messung der Stromstärke gemäß Anleitung stufenweise bis zur einsetzenden elektrolytischen Zersetzungsreaktion hochgefahren wird. Lehrer-/ Schülerversuch Schwefelsäure (Maßlösung c= 0,5 mol/L), Natronlauge (Maßlösung c= 1 mol/L)
Reihenfolge der Ionenentladung Vorgänge bei der Elektrolyse einer Natriumchlorid-Lösung Vorbereitend wird eine 1-molare Natriumchlorid-Lösung zubereitet und ein mit gesättigter Kaliumnitrat-Lösung getränkter Filterpapierstreifen bereit gestellt. Zwei Bechergläser mit der vorbereiteten Natriumchlorid-Lösung werden mit jeweils einer Graphit-Elektrode ausgestattet und durch den Filterpapierstreifen als Ionenbrücke verbunden. Man legt gemäß Anleitung eine Gleichspannung an und beobachtet. Lehrer-/ Schülerversuch Kaliumnitrat
LECLANCHÉ-Element Primärelement aus klassischen Batterien Ein Tonzylinder wird mit einem Graphit-Braunstein-Gemisch (1:1) befüllt und mittig in ein Becherglas gestellt. Das Becherglas wird gemäß Anleitung mit gesättigter Ammoniumchlorid-Lösung aufgefüllt. Man positioniert den Elektrodenhalter mit der Graphit und der Zinkelektrode wie angegeben in das Becherglas und misst die anstehende Spannung. Alternativ: Anstelle des Tonzylinders lässt sich auch eine Extraktionshülse oder ein vielfach durchlöcherter med. Spritzenzylinder verwenden. Lehrer-/ Schülerversuch Ammoniumchlorid, Mangan(IV)-oxid
Zitronenbatterie Primärelement mit Kupfer- und Zink-Elektroden Vorbereitend wird die Zitrone gemäß Anleitung mit zwei breiten Schlitzen in der Schale versehen. Man steckt eine Kupfer- und eine Zink-Elektrode in die Schlitze, ohne dass sich diese berühren. Nach Anschließen der Kabel an die Elektroden wird die Spannung gemessen und evtl. ein Kleinmotor mit Propeller angeschlossen. Lehrer-/ Schülerversuch
Zink-Silber-Akkumulator Lade- und Entladevorgang an einer galvanischen Zelle Ein Becherglas wird mit verd. Kaliumhydroxid-Lösung befüllt und mit einem Elektrodenhalter versehen, der eine Zink- und eine Silber-Elektrode trägt. Gemäß Anleitung wird die Zelle zunächst über eine Netzgerät aufgeladen, anschließend wird das Netzteil durch einen Kleinmotor mit Propeller ausgetauscht. Lehrer-/ Schülerversuch Kalilauge (konz. w=____% (5-25%))
Energie mit Wodka und Korn Bau und Betrieb einer Ethanol/Luft-Brennstoffzelle Gemäß Anleitung werden zwei Bechergläser mit verdünnter Natron- oder Kalilauge gefüllt und mit einem laugegetränkten Filterpapierstreifen als Ionenbrücke verbunden. Man taucht zwei saubere Platinelektroden ein und verschaltet sie mit einem Messverstärker, der den Betrieb eines kleinen Motors ermöglicht. In eines der Bechergläser gibt man nun tropfenweise Wodka oder Korn (als Ethanol-Lösung). Lehrer-/ Schülerversuch Natronlauge (konz. w= 32%), Kalilauge (konz. w=40%)
Die Umkehrzelle (Demo) Konzentrationsabhängigkeit der elektrochemischen Reaktion in Cu-Halbzellen Vorbereitend werden ein gesättigte sowie eine 0,05-molare und eine 0,005-molare Kupfer(II)-nitrat-Lösung nach Anleitung hergestellt. Die beiden Maßlösungen werden mit Kaliumnitrat in vorgegebener Konzentration angereichert. Man gibt die Maßlösungen in zwei Bechergläser, verbindet diese mit einem getränkten Filterpapierstreifen als Stromschlüssel und stellt zwei mit Salzsäure gut gereinigte Kupferbleche als Elektroden hinein, die mit dem "Messmotor" verschaltet sind. Man beobachtet den anfänglichen Drehsinn des Rotors und die Veränderungen bei langsamer Zugabe von gesättigter Kupfer(II)-nitrat-Lösung zu der Halbzelle mit der nur 0,005-molaren Lösung. Lehrer-/ Schülerversuch Kupfer(II)-nitrat-Trihydrat, Salzsäure (Maßlösung c= 1 mol/L)
Bau eines Natrium-Ionen-Akkumulators Energiespeicher in der TIC-TAC-Dose Vorbereitend reiniget man ein FTO-Glas mit Aceton und versieht es gemäß Anleitung mit einer Titandioxidschicht die man trocknen lässt. Auf einer Heizplatte (350°C) wird die Titandioxidschicht eingebacken. Die Elektrolytlösung wird gemäß Rezeptur aus Natriumperchlorat, Dimethylcarbonat und Propylencarbonat zubereitet. In eine TIC-TAC-Dose oder entsprechendes Gefäß gibt man nun die Elektrolytlösung und stellt die vorbereitete Titandioxidelektrode (-Pol) sowie die Graphitfolie (+Pol) hinein. Man lädt 3min lang mit ca. 4,6V Spannung und nutzt dann den Energiespeicher. Lehrer-/ Schülerversuch Natriumperchlorat-Monohydrat, Dimethylcarbonat, Propylencarbonat, Aceton
Eloxalverfahren Elektrolyse von Aluminium – Eloxieren Vorbereitend wird gemäß Anleitung Aluminiumsulfat in 20%iger Schwefelsäure gelöst. Diesen Elektrolyt gibt man in ein Gefäß mit einer Aluminiumblech-Kathode. Das zu eloxierende Aluminiumwerkstück wird zunächst gründlich gereinigt und 30sec lang in erwärmter Natronlauge gemäß Anleitung gebeizt. Für einige sec taucht man das Werkstück danach in Salpetersäure und spült es gründlich ab. Dann wird es als Anode eingebracht. Bei konstanter Temperatur lässt man den elektrochemischen Prozess 30min lang mit gegebener Spannung laufen. Lehrer-/ Schülerversuch Schwefelsäure (konz. w: >15%), Aluminiumsulfat-Hydrat, Natronlauge (konz. w: ca. 20%), Salpetersäure (verd. w=____% (5-20%))
Messung von Standardpotenzialen Experimente mit der Wasserstoffreferenzelektrode Zwei Bechergläser, das eine mit 1-molarer Kupfer(II)-sulfat-Lösung, das andere bei gleicher Füllhöhe mit 1-molarer Salzsäure befüllt, werden über ein U-förmiges mit Kaliumnitrat-Lösung befülltes Glasrohr als Stromschlüssel verbunden. Eine Kupfer-Elektrode taucht in das eine Becherglas, die Wasserstoffreferenzelektrode in das andere. Das Standardpotential der Kupfer-Halbzelle wird gemessen. In gleicher Weise verfährt man mit einer Silber-, einer Zinn- und einer Zink-Halbzelle, wobei jeweils 1-molare Lösungen der jeweiligen Salze und entsprechende Metallelektroden verwendet werden. Lehrer-/ Schülerversuch Salzsäure (Maßlösung c= 1 mol/L), Kupfer(II)-sulfat-Pentahydrat, Silbernitrat, Zinn(II)-chlorid-Dihydrat, Zinksulfat-Monohydrat, Kaliumnitrat
Redoxpotenzial und Konzentration Einwirkung von Ammoniak in einer galvanischen Kupfer-Halbzelle Zwei Bechergläser, das eine mit 1-molarer Kupfer(II)-sulfat-Lösung, das andere bei gleicher Füllhöhe mit 1-molarer Schwefelsäure befüllt, werden über ein U-förmiges mit gesättigter Kaliumnitrat-Lösung befülltes Glasrohr als Stromschlüssel verbunden. Eine Kupfer-Elektrode taucht in das eine Becherglas, die Wasserstoffreferenzelektrode in das andere. Die Potentialveränderung der Kupfer-Halbzelle wird gemessen, während kontinuierlich Ammoniak-Lösung in die magnetgerührte Kupferionen-Lösung eingetropft wird. Lehrer-/ Schülerversuch Kupfer(II)-sulfat-Pentahydrat, Schwefelsäure (verd. w=____% (5-15%)), Kaliumnitrat, Ammoniak-Lösung (konz. w=_____ % (10-25%))
Ionenleiter Elektrochemische Vorgänge in einer schwefelsauren Kupfer(II)-sulfat-Lösung Der Stromkreis und die Messanordnung werden gemäß Anleitung zusammen gebaut. In das U-Rohr pipettiert man zunächst verd. Schwefelsäure und befüllt es dann wie angegeben mit Kupfersulfat-Lösung. Wenn die beiden Graphitelektroden aufgesteckt sind, wird für 1min eine 12-V-Spannung angelegt. Lehrer-/ Schülerversuch Schwefelsäure (verd. w=____% (5-15%)), Kupfer(II)-sulfat-Lösung (verd., (w: <25%)), Salpetersäure (konz. w=____% (20-70%))
Galvanisieren Verkupfern eines Metallgegenstandes Der Stromkreis wird aus den Geräten und Kabeln gemäß Anleitung zusammen gebaut. In das Becherglas pipettiert man etwas verd. Schwefelsäure und befüllt danach mit der Kupfer(II)-sulfat-Lösung. Als Elektroden werden der Metallgegenstand und die Kupferelektrode eingebaut. Man elektrolysiert 2min lang bei 6V Gleichspannung. Der verkupferte Gegenstand wird mit dest. Wasser abgespült und mit Papiertüchern getrocknet. Lehrer-/ Schülerversuch Schwefelsäure (verd. w=____% (5-15%)), Kupfer(II)-sulfat-Lösung (verd., (w: <25%))
Sichtbare Ionenleitung Wanderung im elektrischen Feld Vorbereitend werden gemäß Anleitung in einem Rggl. Kaliumpermanganatkristalle in Kupfersulfat-Lösung aufgelöst. Sollte ein Niederschlag entstehen, pipettiert man unter dem Abzug Ammoniak-Lösung hinzu, bis die Lösung wieder klar ist. In einer Petrischale wird ein Wollfaden mit dieser Lösung getränkt. Wie beschrieben wird der Stromkreis zusammengebaut, die DC-Folie mit Kaliumnitrat-Lösung befeuchtet und über Kontaktstreifen in den Stromkreis eingebunden. Man legt den Wollfaden mittig auf und regelt eine 12V-Gleichspannung ein. Unter Kontrolle der Stromstärke lässt man das Experiment 10min lang laufen. Lehrer-/ Schülerversuch Kaliumpermanganat, Kupfer(II)-sulfat-Pentahydrat, Ammoniak-Lösung (konz. w=_____ % (10-25%))
Spannungsreihe Spannungsmessung bei Verwendung unterschiedlicher Metallelektroden Gemäß Anleitung wird der Stromkreis zusammengebaut und der Glasbecher mit Natriumchlorid-Lösung befüllt. Man taucht das erste Elektrodenpaar in die Lösung und misst die Spannung. Das Experiment wird mit allen anderen Elektrodenkombinationen wiederholt. Lehrer-/ Schülerversuch
Eine Batterie nach Leclanché Zink-Kohle-Batterie Gemäß Anleitung wird ein Stromkreis mit Elektrodenhalter für Graphit- und für Zinkelektrode zusammengebaut. In einem Becherglas rüht man wie beschrieben einen Brei aus Wasser und Tapetenkleister an, dem man 5 Spatelportionen Ammoniumchlorid zusetzt. Dann werden die Elektroden in den brei abgesenkt und die Spannung gemessen. Den pH-Wert des Breis bestimmt man Universalindikator. Lehrer-/ Schülerversuch Ammoniumchlorid, Universalindikator, flüssig (Skala pH 4-10; enth. Ethanol)
Der Akkumulator Laden und Entladen bei einem Zink-Iod-Element Ein U-Rohr wird gemäß Anleitung mittels Glaswolle in zwei Kammern aufgeteilt, die mit einer Zink-Iodid-Lösung befüllt werden. Mit zwei Graphitelektroden, Vielfachmessgerät und Kabeln baut man einen Stromkreis zusammen. A Man integriert ein Gleichspannungsnetzgerät in den Stromkreis und lädt das System mit 6V-Spannung. Eine Minute nachdem braune Schlieren an der einen Elektrode auftauchen, schaltet man den Strom ab. B Man klemmt das Netzgerät ab und beobachtet am Vielfachmessgerät 5min lang den Stromfluss des geladenen Akkus. C Lade- und Entladevorgang werden gemäß Anleitung wiederholt. Lehrer-/ Schülerversuch Zinkiodid
Das erste FARADAYsche Gesetz (1) Zusammenhang zwischen geflossener Ladung und Stoffumsatz Gemäß Anleitung wird die Wasserzersetzungküvette mit verd. Schwefelsäure befüllt und in einen Stromkreis mit Netzteil und Vielfachmessgerät eingebaut. Man elektrolysiert mit 6V Spannung und misst die Zeit, in der an der Kathode sich 5ml bzw. 10ml Gas gebildet haben. Lehrer-/ Schülerversuch Schwefelsäure (verd. w=____% (5-15%))

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