Elektrolyse als Umkehrung: Übungen – Chemie Leistungskurs

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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.

Laden mit Fachbegriffen

AFB I

Geben Sie die fehlenden Begriffe im Text über das Laden der Zelle Fe | Fe²⁺ ‖ Ag⁺ | Ag an: Wort anklicken, dann Lücke anklicken.

Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt) — mit Tab und Enter geht es genauso. Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.

Beim Laden wird die Zelle zur . Die Quelle wird mit ihrem an die Eisenelektrode angeschlossen. Dort läuft die von Fe²⁺ zu Fe ab, die Elektrode heißt jetzt . Die Ladespannung muss sein als die Zellspannung.

Die äußere Quelle erzwingt die Rückreaktion: Die Zelle wird zur Elektrolysezelle. Der Minuspol der Quelle drückt Elektronen in die Eisenelektrode, Fe²⁺ wird reduziert, die Elektrode ist jetzt die Kathode. Die Ladespannung muss größer als ΔE sein. Typischer Fehler: die Eisenelektrode weiter als Anode zu bezeichnen, weil sie Minuspol ist.

Beim Laden wird die Reaktion umgekehrt.

Elektrolysezelle – Minuspol – Reduktion – Kathode – größer.

Mix: Energie zum Laden

AFB III

Die Zink-Brom-Zelle liefert unter Standardbedingungen \(\Delta E^\circ = 1{,}83\,\text{V}\). Verknüpfen Sie mit der freien Enthalpie: Bestimmen Sie \(\Delta G^\circ\) der Ladereaktion \(\ce{Zn^2+ + 2 Br- -> Zn + Br2}\) in kJ/mol (\(F = 96\,485\,\text{C/mol}\)).

Rechnen Sie selbst und tragen Sie das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.

Entladen: \(\Delta G^\circ = -z \cdot F \cdot \Delta E^\circ = -2 \cdot 96\,485\,\tfrac{\text{C}}{\text{mol}} \cdot 1{,}83\,\text{V} = -353\,\text{kJ/mol}\). Die Ladereaktion ist die Umkehrung: \(\Delta G^\circ = +353\,\text{kJ/mol}\) — so viel elektrische Energie muss mindestens zugeführt werden. Typische Fehler: z = 1 oder Vorzeichen vergessen.

Ansatz: ΔG° = −z · F · ΔE° gilt für die freiwillige Richtung.

Weiter: C · V = J; umgekehrte Reaktion, umgekehrtes Vorzeichen.

Protokollcheck: Kupfer-Silber-Zelle

AFB III

Eine Kupfer-Silber-Zelle (Cu | Cu²⁺ ‖ Ag⁺ | Ag) wurde entladen und anschließend mit einem Netzgerät geladen. Überprüfen Sie das Protokoll und markieren Sie die falschen Zeilen.

In diesem Text stecken Fehler. Klicken Sie genau die falschen Zeilen an — die richtigen lassen Sie stehen.

Beim Laden kehren sich alle Vorgänge um — Elektronen, Ionenwanderung und Elektrodennamen —, die Pole nicht.

Ansatz: Welche Halbzelle bildet beim Laden Kationen?

Weiter: Drei Zeilen sind falsch.