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Die Alkali-Mangan-Batterie

Knopfzellen, Kapazität und Energie — 30 Übungen zu Batterien, die man nicht wieder aufladen kann.

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Übungsaufgaben

Dreißig Aufgaben, bunt gemischt — zum Klicken, Ziehen, Zuordnen, Rechnen und Knobeln. Jede Übung gibt Ihnen sofort Rückmeldung; bei Schwierigkeiten helfen Ihnen die gestuften Tipps. Die Chips zeigen das Anforderungsniveau: AFB I heißt wiedergeben und direkt anwenden, AFB II heißt selbst entscheiden und verknüpfen, AFB III heißt begründen, beurteilen oder eine Falle durchschauen. Mix verbindet Wissen aus mehreren Unterkapiteln, Trick warnt: Hier steckt eine Falle drin. Der Balken oben zeigt Ihnen, wie viele der 30 Aufgaben Sie schon gelöst haben.

A1
Warum ist die Zelle leer?
AFB II

Untersuchen Sie, welcher Reaktionspartner eine leere Zelle begrenzt hat. Beim Öffnen findet man \(\ce{ZnO}\) und \(\ce{MnO(OH)}\), kein Zink mehr, aber noch unverbrauchtes \(\ce{MnO2}\). Durchlaufen Sie den Entscheidungsbaum mit Ja oder Nein.

Beantworten Sie die Fragen des Entscheidungsbaums mit Ja oder Nein und schauen Sie, wo Sie herauskommen.
    Kein Zink mehr, aber noch MnO₂: Der Donator ist aufgebraucht, der Akzeptor blieb übrig. Die Zelle ist leer, weil das Zink begrenzend war. Typischer Fehler: zu denken, es müssten immer beide Stoffe gleichzeitig verschwinden.
    Prüfen Sie zuerst, welcher der beiden Stoffe fehlt.
    Zink fehlt, MnO₂ ist noch da: der Donator war begrenzend.
    A2
    Der Akzeptor der Zelle
    AFB I

    Nennen Sie den Namen oder die Formel des Stoffs, der am Pluspol der Alkali-Mangan-Zelle als Akzeptor reagiert.

    Tragen Sie Ihre Antwort ein — Enter prüft direkt.
    Am Pluspol wird Mangandioxid \(\ce{MnO2}\) zu \(\ce{MnO(OH)}\) reduziert; Mangan geht von +IV auf +III. Typischer Fehler: Kaliumhydroxid zu nennen, das nur der Elektrolyt ist und nicht verbraucht wird.
    Welcher Stoff nimmt die Elektronen auf und wird reduziert?
    Mangan(IV)-oxid, kurz Mangandioxid.
    A3
    Zink und Mangandioxid im Verhältnis
    AFB IIITrick

    Beurteilen Sie die Behauptung „Wenn 1,0 mol Zink verbraucht wird, wird auch 1,0 mol Mangandioxid reduziert“ anhand der Gesamtgleichung Zn + 2 MnO₂ + H₂O → ZnO + 2 MnO(OH). Geben Sie die tatsächlich reduzierte Stoffmenge an Mangandioxid an.

    Vergleichen Sie die Koeffizienten von Zn und MnO₂ in der Gesamtgleichung.
    Auf 1 mol Zn kommen 2 mol MnO₂.