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Die ausgelaufene Taschenlampe
AFB I–IIIn einer alten Taschenlampe finden sich zwei ausgelaufene Zink-Kohle-Zellen (Leclanché-Typ). Ihr Aufbau: Ein Zinkbecher (Masse 5,0 g) ist Gehäuse und Minuspol; in der Mitte steckt ein Graphitstab (Pluspol), umgeben von Braunstein mit Ruß. Elektrolyt ist eine eingedickte Ammoniumchlorid-Lösung (schwach sauer).
Pluspol: \(\ce{2 MnO2 + 2 NH4+ + 2 e-}\) \(\ce{-> 2 MnO(OH) + 2 NH3}\); \(M(\ce{Zn}) = 65{,}38\,\text{g/mol}\), \(F = 96\,485\,\text{C/mol}\)
- Formulieren Sie die Reaktion am Minuspol und die Gesamtreaktion.
- Geben Sie die Oxidationszahlen des Mangans an und erklären Sie, warum der Name „Zink-Kohle“ irreführend ist.
- Erklären Sie, warum solche Zellen im entladenen Zustand häufig auslaufen.
- Berechnen Sie die maximal entnehmbare Ladung in mAh, wenn nur 40 % des Zinkbechers umgesetzt werden können.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Zink geht als Zn²⁺ in Lösung.
Hinweis zu Aufgabe b)
Wer ist das eigentliche Oxidationsmittel?
Hinweis zu Aufgabe c)
Welches Bauteil wird verbraucht?
Hinweis zu Aufgabe d)
n(Zn) · 2 · F, dann in mAh umrechnen.