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Elektrolyse und Batterien

Auf/zu:

Material, Chemikalien und Hinweise

E Elektrolyse

Material

E.1 Elektrolyse von Zinkiodid

  • U-Rohr an Stativ,
  • Graphitelektroden (oder Pt) an Stativ passen zum Fixieren im U-Rohr
  • Zinksulfat mit Polylöffel auf Papierserviette
  • Kaliumiodid mit Polylöffel auf Papierserviette
  • Elektromotor (mit Propeller oder drehender Platte)

E.2 Zinnbaum

  • Spannungsquelle (rund 4.5 V müssten genügen)
  • Zinnchloridlösung (NICHT ZINK!!!) nach Häusler
    • Zu 200ml HCl (konz)
    • wird so viel Zinngranulat geben, bis nicht mehr alles gelöst wird (Rückstand). (kann Tage dauern)
  • grosse Kristallisierschale (Durchmesser um 15 cm oder grösser)
  • Kohleelektrode an Stativ
  • Zinnfole und Kabel mit Krokodilklemme
  • Hellraumprojektor
Durchführung und Hinweise

E.1 Elektrolyse von Zinkiodid

  • Je 2 Polylöffel Zinksulfat und Kaliumiodid werden in 100 mL Wasser mit Kohleelektroden elektrolysiert und das Entstehen der Produkte beobachtet
  • Unmittelbar nach dem Ausschalten der Spannungsquelle werden die Kabel von der Spannungsquelle an den Elektromotor umgehängt - er läuft. Wir haben nebst der Elektrolyse auch gleich die Batterie erfunden.
  • Es wird beobachtet, wie das Zink herunterfaällt und in eine Region mit Iod sinkt: Das Reduktions- und das Oxidationsmittel können miteinander reagieren und gehen durch Heruntersihken verloren. Eine Echte Batterie muss raffinierter gebaut sein!

E.2 Zinnbaum

  • Idealerweise mit Hellraumprojektor projizieren
  • Eine Kohle-Elektrode (oder Kupfer) und eine Zinn-Elektrode (Folie!) werden in eine grosse Kristallisierschale geben. Als Zinnelektrode wird eine "Wurst" aus Zinn-Folie verwendet, die in die Rundung der Kristallisierschale gelegt und mit einem Kabel mit Krokodilklemme mit der Spannungsquelle verbunden. Krokodilklemme soll die Lösung nicht berühren.
  • Vorbereitete Zinnchloridlösung in HCL zugeben.
  • Elektroden mit Krokodilklemmen an Spannungsquelle (Taschenlampenbatterie 4.5 V) anschliessen, Kupferelektrode (Kohle) Minuspol, Zinnelektrode als Pluspol.
  • Innerhalb von Sekunden beginnen Zinnkristalle zu wachsen. Abbruch, sobald die Kristalle in die Nähe der Gegenelektrode kommen.
  • Umpolen, nun lösen sich die vorher gebildeten Kristalle auf und an der Zinnelektrode scheiden sich dafür Kristalle ab. Sobald an der Kupferelektrode kein Zinn mehr dran ist, kommt der Prozess zum Stillstand.

F Batterie

F.1 erfinde eine Batterie

Material
  1. Bechergläser
  2. ZnCl2 (s) und
  3. ZnCl2 (aq) (1 mol/L) (≥ 500 mL)
  4. CuCl2 (s) und
  5. CuCl2 (aq) (1 mol/L) (≥ 500 mL)
  6. NiCl2 (s) und
  7. NiCl2 (aq) (1 mol/L) (≥ 500 mL)
  8. Kabel
  9. Krokodilklemmen
  10. Kupferblech (Wenn möglich dünne Bleche und nicht die Platten)
  11. Zinkblech (Wenn möglich dünne Bleche und nicht die Platten)
  12. Nickelblech
  13. Spannungsmessgerät zur Kontrolle
  14. Gesättigte Kochsalzlösung (zum Tränken der Schwämmchen)

  15. kleine Schwammstücke als besonders gute Ionenbrücke (Kasten Redox, Lehrervorbereitung)

  16. Dioden mit Spannungsdieb (Kasten Redox)
  17. Spannungsmessgeräte Viernier

  18. Daniell Element (zylinderförmige Bleche aus Kupfer und Zinn, Tonzylinder)

  19. 1L CuSO₄ 1M
  20. 1L ZnSO₄ 1M
  21. Elektromotor mit Propeller oder drehender Platte
Durchführung und Hinweise

Vorgehen siehe Skript

Dioden mit “Spannungsdieb”. Die Dioden funktionieren ganz schwach, aber recht zurverlässig, wenn man - Elektroden von der Grösse der vorgefertigten Metallplatten nimmt (wenn auch aus Spargründen die Bleche - Zwei drei oder 4 Filterpapiere Radius 12 cm zu Streifen faltet und dann in die Lösungen taucht - Diese Filterpapiere zwei, drei mal zusammenknetet. Danach leuchten die Dioden recht schön auf – vielleicht, weil das Kneten die Streifen mit besonders viel frischer Salzlösung füllt.

F.2 Zitronenbatterie

Material
  • Zitrone oder Zitronensaft
  • Zitronenbatterie-Last (Chip mit Lautsprecher)
  • Evtl. Kochsalzlösung zur Kontrolle (aber Vorsicht: Natriumcarbonat geht z.b. auch).

F.3 Wasserstoff-Brennstoffzelle

Material
  • Brennstoffzellen-Kit.
  • Brennstoffzellen ca eine halbe Stunde im Voraus befeuchten
  • an Spannungsquelle Die Spannung darf 1,8 V und der Strom 0.5 A niemals überschreiten, Messgerät aus dem Brennstoffzellen-Kasten

Elektrolyse von Wasser:

  • U-Rohr an Stativ,
  • Graphitelektroden (oder Pt) fixiert im Stativ zum Absenken ins U-Rohr
  • Universalindikator
  • Natriumsulfat mit Polylöffel (Leitfähigkeit des Wassers)
  • Becherglas 200 mL (zum Universalindikator, Wasser und Natriumsulfat mischen)
  • Kabel