Experimente der Kategorie "Elektrochemie"
| Name | Kurzbeschreibung | Beschreibung | Typ | Gefahrstoffe | |
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Einlegierte Lithium-Ionen in der Zinnfolie | Nachweis durch Vergleich der Flammenfärbung | Gemäß Beschreibung wird ein Raktionsgefäß mit einer Elektrolyt-Lösung befüllt, die wie angegeben aus Lithiumperchlorat, Propylencarbonat und Dimethylcarbonat angemischt wird. Man setzt ein schmales Zinn-Folienstück und ein entsprechendes Graphit-Folienstück mittels Krokodilklemmen als Elektroden ein, verschaltet diese wie beschrieben mit einer Gleichspannungsquelle und taucht sie in die Elektrolyt-Lösung. Der Akkumulator wird 7 min lang mit 4,8 V geladen. Man entnimmt danach die lithiierte Zinnfolie mittels Pinzette, wäscht sie in Propylencarbonat-Lösung und hält sie in die rauschende Brennerflamme. Zum Vergleich legt man ein ebenso großes Stück Zinnfolie für 7 min in Lithiumsalz-Lösung, wäscht sie in frischer PC-Lösung ab und prüft die Flammenfärbung beim Verbrennen in der rauschenden Brennerflamme. | Lehrer-/ Schülerversuch | Propylencarbonat, Dimethylcarbonat, Lithiumperchlorat |
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Reaktion von lithiiertem Lötdraht mit Wasser | Beobachtung der Wasserstofffreisetzung und der alkalischen Reaktion | Gemäß Beschreibung wird ein Raktionsgefäß mit einer Elektrolyt-Lösung befüllt, die wie angegeben aus Lithiumperchlorat, Propylencarbonat und Dimethylcarbonat angemischt wird. Man setzt ein Stück Lötdraht und eine Graphitmine mittels Lüsterklemme als Elektroden ein, verschaltet diese wie beschrieben mit einer Gleichspannungsquelle und taucht sie in die Elektrolyt-Lösung. Der Akkumulator wird 5 min lang mit 4,8 V geladen. Anschließend entnimmt man die lithiierte Zinnelektrode und stellt sie in das mit Phenolphthalein-Lösung (lternativ: Thymolphthalein-Lösung) versetzte Wasser. | Lehrer-/ Schülerversuch | Propylencarbonat, Dimethylcarbonat, Lithiumperchlorat, Phenolphthalein-Lösung (w<=0,9%; Lsm.: Ethanol 90 %ig), Thymolphthalein-Lösung (w=0,1% Lsm.: Ethanol/Wasser 1:1) |
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Reaktion von lithiiertem Lötdraht in Alkoholen | Vergleichsexperiment mit Alkoholen verschiedner Kettenlänge | Gemäß Beschreibung wird ein Reaktionsgefäß mit einer Elektrolyt-Lösung befüllt, die wie angegeben aus Lithiumperchlorat, Propylencarbonat und Dimethylcarbonat angemischt wird. Man setzt fünf Stücke Lötdraht und fünf Graphitminen mittels Lüsterklemme als Elektroden ein, verschaltet diese wie beschrieben mit einer Gleichspannungsquelle und taucht sie in die Elektrolyt-Lösung. Der Akkumulator wird 5 min lang mit 4,8 V geladen. Danach entnimmt man die fünf lithiierten Zinnelektroden und stellt vier davon in die vorbereiteten Rggl. mit Wasser, mit Ethanol, mit 1-Propanol und 1-Butanol. Man vergleicht die jeweiligen Reaktionen. | Lehrer-/ Schülerversuch | Propylencarbonat, Dimethylcarbonat, Lithiumperchlorat, Ethanol (absolut), 1-Propanol, 1-Butanol |
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Elektrolyse von Wasser (Microscale für Schülerübungen) | Kanallgasproduktion in einer Einwegpipette | Gemäß Beschreibung wird eine Einweg-Plastikpipette mit zwei Nadelelektroden ausgestattet. Ein Rggl. wird mit Natriumsulfat-Lösung befüllt. Man stellt die Pipette hinein, saugt wie angegeben die Flüssigkeit hoch und startet die Elekrolyse durch Anlegen einer 4,5V oder 9V-Gleichspannung aus einer Batterie. Wenn der Pipettenkopf mit Knallgas gefüllt ist, presst man es in eine Portion Wasser-Spülmittelgemisch in einer Porzellanschale und entzündet es. | Lehrer-/ Schülerversuch | Wasserstoff (freies Gas), Sauerstoff (freies Gas) |
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Batterie mit Protocatechusäure | Demonstration einer Redox-Flow-Batterie | Gemäß Beschreibung wird in einem Becherglas Protocatechussäure in Natronlauge gelöst. Man stellt einen Tontopf hinein, der eine Lösung von Peroxodisulfat in Schwefelsäure enthält. Als Elektroden werden eine Kohlefolie in die Becherglas-Halbzelle sowie eine Kohleelektrode nach Oetken in die Tontopfhalbzelle gehängt. Sie werden mit Motor, Spannungs- und Stromstärke-Messgerät wie dargestellt verschaltet. Die Batterie wird mit einer Silber/Silberchlorid-Halbzelle verbunden, mit deren Hilfe die Potentiale der Halbzellen gemessen werden. | Lehrer-/ Schülerversuch | Natronlauge (Maßlösung c= 1 mol/L), Schwefelsäure (verd. w=____% (5-15%)) |
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Korrosion von Kupfer in einer Chlorid-Ionen-Lösung | Elektrochemische Prozesse bei der Kupferkorrosion | In 2 Vorversuchen wird in Porzellanschalen das Verhalten von sauberen Kupferblechstücken im 1-molarer Natriumchlorid-Lösung und in Meerwasser beobachtet. Beim Elektrolyse-Experiment wird gemäß Anleitung und Abbildung ein Tonzylinder bzw. ein Blumentopf mit Plastikrohr mit Natriumperoxodisulfat-Lösung befüllt und mit einer Kohleelektrode versehen. Er wird in ein Becherglas gestellt, das mit Natriumchlorid-Lösung gefüllt und mit einer Kupferblechelektrode ausgestattet ist. Dieses Becherglas ist über eine Salzbrücke mit einem zweiten Becherglas verbunden, in dem eine Silber-/ Silberchlorid-Elektrode in einer Kaliumchlorid-Lösung steht. Für die elektrochemische Untersuchung werden die Elektroden über Spannungsmessgeräte miteinander verschaltet. | Lehrer-/ Schülerversuch | Natriumperoxodisulfat |
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CfL: Umkehrung der Hittorf-Elektrolyse mit einer Zinksulfat-Lösung | Elektrolyse einer Zinksulfat-Lösung und anschließende galvanische Reaktion | In das mit Kupferdrähten präparierte Reagenzglas wird Zinksulfat-Lösung gefüllt, bis die obere Elektrode gerade bedeckt ist. Die Elektroden werden mit der Spannungsquelle und dem Elektromotor verbunden. Die Anschlüsse am Elektromotor werden markiert, um ihn später wieder genauso anschließen zu können. Anschließend wird die Spannung so hoch geregelt, dass die Drehrichtung des Rotors des Elektromotors beobachtet und notiert werden kann. Die Zinksulfat-Lösung und die Elektroden werden beobachtet. Ist die Lösung um die untere Elektrode deutlich gefärbt, wird die Spannungsquelle aus- und statt ihr der Kleinelektromotor wieder eingebaut. Die Drehrichtung des Rotors wird mit der des Vorversuches verglichen und notiert. Um zu untersuchen, welche Reaktion an der unteren Elektrode abläuft, kann diese Elektrode durch einen nicht kupferfarbenen Metallstab ersetzt werden. | Lehrer-/ Schülerversuch | Zinksulfat-Lösung (verdünnt, (1%<w<2,5%)), Kupfer(II)-sulfat-Lösung (verd., (w: <25%)), Zink (Pulver, phlegmatisiert) |
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DANIELL-Element als Energiespeicher | Galvanische Zelle mit Kupfer und Zink | In ein Becherglas taucht ein breiter Kupferblechstreifen sowie ein schlanker Tonzylinder als Diaphragma, der mit Zinksulfat-Lösung gefüllt ist. Darin steht ein Zinkstab. Zink und Kupfer werden über Krokodilklemmen und Kabel mit einem kleinen Gleichstrommotor, der für geringe Stromstärken geeignet ist, verbunden. | Lehrer-/ Schülerversuch | Zinksulfat-Heptahydrat, Kupfer(II)-sulfat-Pentahydrat |
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Elektrolyse einer Ammoniumchlorid-Lösung | Gasförmige Reaktionsprodukte an beiden Elektroden | In ein U-Rohr mit Diaphragma füllt man auf beiden Seiten eine etwa 10%ige Ammoniumchlorid-Lösung. Die Graphitelektroden in beiden Schenkeln des U-Rohres werden mit 10V Gleichspannung beschaltet. Bei der Untersuchung der gasförmigen Produkte nimmt man a) vorsichtig eine Geruchsprobe, prüft b) mit feuchtem Indikatorpapier, und macht c) einen Test mit Iod-Stärke-Papier. Mit dem Gas aus dem Kathodenraum macht man die Knallgasprobe. Beim Zusatz von Bromthymolblau-Lösung bzw. Ferroin-Lösung vor der Elektrolyse kommt es zu Veränderungen der jeweiligen Indikatorfarbe. | Lehrer-/ Schülerversuch | Ammoniumchlorid, Ferroin-Lösung, Wasserstoff (freies Gas), Chlor (freies Gas), Ammoniak (freies Gas) |
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Modellexperiment zur Silberoxid-Zink-Batterie | Laden und Entladen als Redoxprozess | In eine Glaswanne mit Kalilauge hängt man wie beschrieben eine blanke Silberplatte bzw. ein Silberblech sowie ein Zinkblech als Elektrode. Die Metalle sollen sich nicht berühren. Dann lädt man ca. 20 sec lang mit einer 5V-Gleichspannung und erzeugt damit die dunkelbraune Silberoxidschicht. Wasserstoff entwickelt sich am Zinkblech. Zum Entladen der Batterie wird die Spannungsquelle entfernt und an ihrer Stelle ein Kleinelektromotor in den Stromkreis eingebaut. | Lehrer-/ Schülerversuch | Kalilauge (konz. w=____% (5-25%)), Silber(I)-oxid, Wasserstoff (freies Gas) |
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Die Natrium-Schwefel-Batterie | Trockene 2-Volt-Spannungsquelle mit zwei Elementen | In einem Reagenzglas wird eine Portion Paraffin aufgeschmolzen. Dann bringt man ein frisch entkrustetes und getrocknetes Stückchen Natrium ein und schmilzt es ebenfalls auf. Ein Eisennagel wird als Elektrode hineingestellt. In einem Duran-Becherglas mischt man 8g Graphitpulver mit 16g Schwefelblüte, stellt einen frischen sauberen Graphitstab als Elektrode hinein und das vorbereitete Glas ebenfalls. Dann werden die Elektroden über ein Messgerät verbunden. Man erhitzt das Becherglas stark auf einer Heizplatte und beobachtet die gemessene Spannung. | Lehrerversuch | |
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Daniell-Element in Funktion | Halbzellen Zink/ Zinksalz und Kupfer/ Kupfersalz reagieren elektrochemisch miteinander. | In gleicher Füllhöhe gibt man in eine WH-Flasche Zinksulfat-Lösung und stellt einen zurecht gebogenen Zinkdraht hinein, in die andere Flasche gibt man Kupfer(II)-sulfat-Lösung und stellt entsprechend einen Kupferdraht hinein. Eine Baumwollkordel oder ein Docht, der mit den Enden in die Flüssigkeiten eintaucht, verbindet die beiden Halbzellen. Er wird mittels Pipette mit Kaliumchlorid-Lösung getränkt. Man misst die entstandene Zellspannung. | Lehrer-/ Schülerversuch | Kupfer(II)-sulfat-Lösung (verd., (w: <25%)), Zinksulfat-Lösung (verdünnt, (1%<w<2,5%)) |
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Leerlaufspannung verschiedener galvanischer Elemente | Messreihe mit fünf Halbzellen | Jeweils einmolare Kupfer(II)-sulfat-, Zinksulfat- und Eisen(II)-sulfat-Lösungen sowie eine Kaliumiodid-Lösung und Bromwasser werden in Bechergläsern bereit gestellt. Die ersten drei Gefäße werden gemäß Anleitung mit den jeweiligen Plattenelektroden Kupfer, Zink und Eisen bestückt, die anderen beiden mit einer Graphitelektrode. Über Salzbrücken aus Filterpapierstreifen, die mit Kaliumnitrat-Lösung getränkt sind, werden nacheinander immer zwei Halbzellen kombiniert. Man misst die Leerlaufspannungen. | Lehrer-/ Schülerversuch | Eisen(II)-sulfat-Heptahydrat, Zinksulfat-Heptahydrat, Kupfer(II)-sulfat-Pentahydrat, Kaliumnitrat, Bromwasser (verd. (w: 1-5%)) |
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CfL: Zerlegen von Wasser mit Hilfe des elektrischen Stroms | Elektrolyse im HOFMANNschen Apparat | Man befüllt den HOFMANNschen Apparat verdünnter Schwefelsäure, verbindet die Elektroden mit der Gleichspannungsquelle und regelt die Spannung so ein, dass eine deutliche Gasentwicklung zu erkennen ist (ca. 15V). Nach 3 min schließt man die oberen Hähne und beobachtet die Elektroden. Wenn sich ein Schenkel des HOFMANNschen Apparats zu zwei Dritteln mit Gas gefüllt hat, wird der Strom abgeschaltet und das Volumenverhältnis notiert. Die Gase werden nun über die Hähne abgelassen und in Reagenzgläsern aufgefangen. Mit Hilfe der Glimmspanprobe und der Knallgasprobe werden Sauerstoff und Wasserstoff nachgewiesen. | Lehrerversuch mit Schülerbeteiligung | Schwefelsäure (Maßlösung c= 0,5 mol/L), Wasserstoff (freies Gas) |
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Lithium-Ionen-Power-Pack | Energiespeicher mit Graphitfolie in der Küvette | Man bereitet eine 1-molare Elektrolyt-Lösung, indem Lithiumperchlorat zu 100 mL eines gleichteiligen Gemisches aus Ethylencarbonat und Dimethylcarbonat gegeben wird. In heißem Wasser wird wie beschrieben das Ethylencarbonat zuvor aufgeschmolzen. Gemäß Anleitung werden zwei Stücke einer Graphit-Folie zugeschnitten und in ein speziell gefaltetes Filterpapier eingebettet. Die Anordnung, aus der zwei Pol-Anschlüsse herausragen, wird in eine passende Küvette gestellt. Man befüllt mit der Elektrolytlösung, verbindet das Power-Pack wie beschrieben mit einer Gleichspannungsquelle und lädt 20min lang mit 5V Spannung. Die Entladung erfolgt mit 5 in Reihe geschaltete Elektromotoren. | Lehrer-/ Schülerversuch | Lithiumperchlorat, Ethylencarbonat, Dimethylcarbonat |
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El Ox Al | Elektrolytische Oxidation von Aluminium | Man füllt ein Becherglas mit halbkonz. Schwefelsäure und hängt auf den gegenüberliegenden Seiten je ein längliches durch Knick zurecht geformtes Aluminiumblech auf den Rand des Glases. Über ein Strommessgerät werden die Bleche mit einer Gleichspannungsquelle 0..12V verbunden. Man regelt einen 2A-Gleichstrom ein und elektrolysiert ca. 15 min lang. | Lehrer-/ Schülerversuch | Schwefelsäure (konz. w: >15%) |
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Elektrolyse von Kupfer(II)-chlorid- und Zinkiodid-Lösungen | Tropfenmaßstab: Arbeit auf dem Objektträger | Man gibt gemäß Beschreibung eine. Tropfen Kupfer(II)-Chlorid-Lösung, alternativ Zinkiodid-Lösung, mittig auf einen Objektträger. Zwei Bleistiftminen dienen als Elektroden und ragen ein wenig auf beiden Seiten des Tropfens in die Flüssigkeit. Mit 4,5V wird elektrolysiert (Flachbatterie). | Lehrer-/ Schülerversuch | Kupfer(II)-chlorid-Dihydrat, Zinkiodid |
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Galvanische Elemente | Spannungsmessung zwischen verschiedenen Metallen in einer Elektrolytlösung | Man stellt eine Kupfer- und eine Zink-Platte im Rillentrog in verd. Schwefelsäure, misst die Spannung und bestimmt die Polyrität der jew. Platte. In gleicher Weise prüft man auch die Platten-Kombinationen Kupfer-Eisen, Kupfer-Blei, Kupfer-Kupfer, Eisen-Zink, Eisen-Blei und Zink-Blei. | Lehrer-/ Schülerversuch | Schwefelsäure (verd. w=____% (5-15%)) |
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Biochemische Brennstoffzelle mit Glucose-Oxidase | Stromproduktion aus elektrochemischer Reaktion von Glucose mit Wasserstoffperoxid | Man zeigt in zwei Vorversuchen ('Blue Bottle') die Eignung von Methylenblau als Redox-Mediator: Zum einen die Wirkung von Glucose auf alkalische Methylenblau-Lösung, zum anderen die Wirkung von Glucose-Oxidase auf eine pH7-gepufferte Methylenblau-Lösung. Im Hauptversuch befüllt man die vorgesehene Brennstoffzelle entsprechend der ausführlichen Anleitung kathodenseitig mit salzsaurer Wasserstoffperoxid-Lösung und anodenseitig mit der zubereiteten gepufferten Glucose-Oxidase-Methylenblau-Lösung, die mit einer Glucose-Methylenblau-Lösung vermischt wurde. Als Elektroden kommen ein Graphitstab und ein versilberte Kohlestab, alternativ ein Titan-Strecknetz zum Einsatz. | Lehrer-/ Schülerversuch SII | Methylenblau, Natriumhydroxid (Plätzchen), Wasserstoffperoxid-Lösung (wässrig, (w: 8-35%)), Salzsäure (verd. w=____% (<10%)), Silbernitrat-Lösung (verdünnt, w=____% (<5%)) |
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CfL: Zerlegen und Untersuchen einer frischen Zink-Silberoxid-Batterie | Bauteile einer gebrächlichen Niederspannungsquelle | Mit Hilfe einer kleinen Kneifzange wird der Mantel der Batterie an mehreren Stellen am Rand auf gekniffen. Nun lässt sich die Batterie mit Hilfe der Spitzzange problemlos aufbiegen. Die beiden ineinander gestülpten Becher werden getrennt und die Membran wird entfernt. Die beim Öffnen der Batterie austretende Flüssigkeit wird mit UnitestPapier auf ihren pH-Wert getestet. | Lehrer-/ Schülerversuch | Zink (Pulver, phlegmatisiert), Silber(I)-oxid |
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