Experimente der Kategorie "Elektrochemie"

NameKurzbeschreibungBeschreibungTypGefahrstoffe
Knallgas in der kleinen Ampullenflasche Elektrochemische Wasserzersetzung Gemäß Anleitung und Skizze wird die Ampullenflasche mit Natriumsulfat- oder -Carbonat-Lösung befüllt. Man setzt den Stopfen mit den Kanülen-Elektroden auf und montiert die kleine Ampullenflasche mit der Öffnung nach unten auf eine größere Ampullenflasche und klemmt wie beschrieben die Gleichspannungsquelle an. Man elektrolysiert mit 4,5V oder 9V bis das entstandene Knallgas die Lösung nach unten verdrängt hat. Dann hält man die kleine Ampullenflasche mit dem Knallgas an die Seite einer Teelichtflamme. Lehrer-/ Schülerversuch Wasserstoff (freies Gas), Sauerstoff (freies Gas)
Kolbe-Elektrolyse von Pentansäure Gewinnung von n-Octan mit medizintechnischer Apparatur Vorbereitend wird wie beschrieben die Reaktionslösung aus Pentansäure Kaliumcarbonat unter Zugabe von Wasser und durch vorsichtiges Rühren angesetzt. Man beachte die intensive Schaumbildung. Gemäß Anleitung und Schemazeichnung wird die Reaktionsapparatur zusammengebaut. Man befüllt die beiden Spritzenkörper mit der Elektrolytlösung, verbindet die beiden Elektroden mit einer Spannungsquelle und startet wie beschrieben die Reaktion durch Anlegen einer ca. 11 V -Gleichspannung. Nach ca. 60 min wird die Elektrolyse beendet und die entstandene organische Phase abpipettiert. Man überführt das Reaktionsprodukt für weitere Experimente in ein verschließbares Gefäß. Lehrer-/ Schülerversuch Valeriansäure, Kaliumcarbonat, n-Octan
Konzentration und Leitfähigkeit Aufnahme einer Messreihe mit Natriumchlorid-Lösungen Gemäß Anleitungen wird ein Leitfähigkeits-Sensor in eine Messvorrichtung mit PC-Anschluss eingebaut. Man gibt in 10 aufeinander folgenden Ansätzen eine steigende Zahl von Tropfen einer Natriumchlorid-Lösung jeweils zur vorgelegten Portion Aqua dest. und misst die Leitfähigkeit. Lehrer-/ Schülerversuch
Konzentrationsabhängigkeit von Redoxpotenzialen Messung des elektrochmischen Potentials einer Kupfer-Halbzelle bei Ammoniakzugabe Zwei Bechergläser werden mit 1-molarer Kupfer(II)-sulfat-Lösung bzw. mit 1-molarer Salzsäure befüllt. Eine Cu-Elektrode taucht in die Kupfersalz-Lösung, eine Normal-Wasserstoffelektrode (HYDROFLEX [TM]) taucht in die Salzsäure. Die Bechergläser sind mit einem Stromschlüssel (Kaliumnitrat-Lösung) verbunden, die Elektroden über ein Spannungsmessgerät. Während der Messung wird dem Becherglas mit der Kupfersalz-Lösung konz. Ammoniak-Lösung zugetropft. Lehrer-/ Schülerversuch Ammoniak-Lösung (konz. w=_____ % (10-25%))
Konzentrationselemente I Potentialgefälle zwischen Kupfer(II)-sulfat-Lösungen unterschiedlicher Konzentration Vorbereitend werden eine 1-molare sowie eine stark verdünnte Kupfer(II)-sulfat-Lösung. Mit gesättigter Kaliumnitrat-Lösung wird ein Filterpapierstreifen getränkt. Variante A: Gemäß Anleitung werden zwei Bechergläser mit den Kupferionen-Lösungen befüllt und mit Kupfer-Elektroden ausgestattet. Nach der Verbindung der beiden Gläser mit dem Filterpapierstreifen als Stromschlüssel misst man die Leerlaufspannung der galvanischen Zelle. Variante B: Man stellt aus 1-molarer Kupfer(II)-sulfat-Lösung und Kupferelektroden zwei gleiche Halbzellen zusammen, verbindet sie mit Stromschlüssel und legt das Spannungsmessgerät an. Dann wird Ammoniak-Lösung (alternativ Natronlauge) hinzu pipettiert. als Lehrer-/ Schülerversuch Kupfer(II)-sulfat-Pentahydrat, Ammoniak-Lösung (verd. w=____% (5-10%)), Natronlauge (w=____% (>5%)), Kaliumnitrat
Konzentrationselemente II Potentialgefälle zwischen Silbernitrat-Lösungen unterschiedlicher Konzentration Vorbereitend werden in Bechergläsern durch Lösen eine 0,1-molare und durch Verdünnen eine 0,01-molare, eine 0,001-molare und eine 0,0001-molare Silbernitrat-Lösung bereit gestellt. Jeweils mit Silberelektroden bestückt, werden die Bechergläser mit dem 0,1-molaren Ansatz als galvanische Zellen kombiniert, wobei ein mit Kaliumnitrat-Lösung getränkter Filterpapierstreifen als Stromschlüssel dient. Man misst jeweils die Leerlaufspannung. Lehrer-/ Schülerversuch Silbernitrat, Kaliumnitrat
Konzentrationselemente III Potentialgefälle bei Kupfer-Halbzellen unterschiedlicher Kupferionen-Konzentration Vorbereitend werden in Bechergläsern durch Lösen eine 0,1-molare und durch Verdünnen eine 0,01-molare, eine 0,001-molare und eine 0,0001-molare Kupfer(II)-sulfat-Lösung bereit gestellt. Jeweils mit Kupferelektroden bestückt, werden die Bechergläser mit dem 0,1-molaren Ansatz als galvanische Zellen kombiniert, wobei ein mit Kaliumnitrat-Lösung getränkter Filterpapierstreifen als Stromschlüssel dient. Man misst jeweils die Leerlaufspannung. Lehrer-/ Schülerversuch Kupfer(II)-sulfat-Pentahydrat, Kaliumnitrat
Konzentrationszelle Elektrochemische Vorgänge in Kupfersalz-Lösungen A Man füllt eine zweigeteilte Petrischale (alternativ: U-Rohr mit Diaphragma) mit Kupfer(II)-sulfat-Lösung gleicher Konzentration. Ein mit Kaliumnitrat-Lösung getränkter Filterpapierstreifen oder Kerzendocht dient als Salzbrücke. Ein Spannungsmessgerät wird an zwei Kupferdrahtstücke angeschlossen, die jeweils in eine gefüllte Kammer des Gefäßes eintauchen. Nun setzt man der einen Kammer etwas Ammoniak-Lösung (alternativ: etwas Natronlauge) zu. B In einer zweigeteilten Petrischale befüllt man eine Kammer mit einer 1-molaren Kupfer(II)-sulfat-Lösung, die andere Kammer mit stark verdünnter Lösung. Wie oben beschrieben misst man die Spannung zwischen beiden Halbzellen. Lehrer-/ Schülerversuch Kupfer(II)-sulfat-Pentahydrat, Kupfer(II)-sulfat-Lösung (verd., (w: <25%)), Natronlauge (w=____% (>5%)), Ammoniak-Lösung (verd. w=____% (5-10%))
Konzentrationszelle Elektrochemische Prozesse mit Silbernitrat-Lösung Vorbereitend stellt man eine 1-molare Silbernitrat-Lösung und durch entsprechende Verdünnung eine 0,1-molare, eine 0,01-molare und eine 0,001-molare Silbernitrat-Lösung her. Gemäß angegebenem Schema befüllt man vier Mulden einer Zellkulturplatte und stellt jeweils einen Streifen Silberblech hinein. Über Filterpapierstreifen bzw. Kerzendochtstücke, die mit Kaliumnitrat-Lösung getränkt sind bildet man wie beschrieben die Salzbrücken. Nun misst man die auftretenden Spannungen zwischen den jeweiligen Donator- und Akzeptor-Halbzellen. Lehrer-/ Schülerversuch Silbernitrat
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
Kupfer(II)-chlorid-Elektrolyse mit Kohleelektroden Nachweis der Elektrolyseprodukte U-Rohr-Versuch: In eine ca. halbmolare Kupfer(II)-chlorid-Lösung tauchen in jeden Schenkel des U-Rohres jeweils eine Kohleelektrode. Sie sind mit einer 10V-Gleichspannungsquelle verbunden. Man elektrolysiert 5min lang mit 100..200mA Stromstärke. Danach überprüft man die Gasphase auf der Anodenseite mit angefeuchtetem Kaliumiodid-Stärke-Papier. Auf der Kathodenseite lässt sich von der herausgezogenen Elektrode ein Kupferbelag mit konz. Salpetersäure abwaschen. Die so gewonnene Lösung wird mit Ammoniak versetzt. Lehrer-/ Schülerversuch Kupfer(II)-chlorid-Lösung (verdünnt, w=_____ % (<25%)), Chlor (freies Gas), Salpetersäure (konz. w=____% (20-70%)), Ammoniak-Lösung (konz. w=_____ % (10-25%))
Leclanché im Teelichtbecher Ein galvanisches Aluminium-Braunstein-Element Einem Gemisch von Ammoniumchlorid und Braunstein (2 : 1) setzt man etwas Stärke und Graphitpulver zu. Man rührt daraus unter Zusatz von wenig Wasser einen zähen Brei. Ein Teelichtbecher wird innen mit feuchtem Filterpapier ausgekleidet. Dann füllt man den Brei ein und steckt einen Graphitstab hinein. Die elektrische Spannung zwischen Graphitstab und Aluminiumbecher wird gemessen und evtl. genutzt (Motoranteib). Lehrer-/ Schülerversuch Ammoniumchlorid, Mangan(IV)-oxid
LECLANCHÉ-Element Primärelement aus klassischen Batterien Ein Tonzylinder wird mit einem Graphit-Braunstein-Gemisch (1:1) befüllt und mittig in ein Becherglas gestellt. Das Becherglas wird gemäß Anleitung mit gesättigter Ammoniumchlorid-Lösung aufgefüllt. Man positioniert den Elektrodenhalter mit der Graphit und der Zinkelektrode wie angegeben in das Becherglas und misst die anstehende Spannung. Alternativ: Anstelle des Tonzylinders lässt sich auch eine Extraktionshülse oder ein vielfach durchlöcherter med. Spritzenzylinder verwenden. Lehrer-/ Schülerversuch Ammoniumchlorid, Mangan(IV)-oxid
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%))
Lithium-Ionen-Akkumulator (Dual-Carbon-Cell) Graphitminen in der TIC-TAC(TM)-Dose Vorbereitend wird die Elektrolytlösung wie beschrieben aus Lithiumperchlorat und Propylencarbonat angesetzt. Gemäß Anleitung wird die Dose mit der Elektrolytlösung befüllt. Man überdeckt mit einer 1-cm-Schicht aus dünnflüssigem Paraffin. Man baut die Graphitminen wie dargestellt in eine Klemmvorrichtung wein und taucht sie in die Elektrolytlösung. Nach Anlegen einer 4,3V-Gleichspannung wird die Zelle 6 min lang geladen. Lehrer-/ Schülerversuch Lithiumperchlorat, Propylencarbonat, Paraffinöl (dünnflüssig)
Lithium-Ionen-Legierungs-Akkumulator mit Lötdraht Zinn als Anodenmaterial Gemäß Beschreibung und Darstellung wird eine flache Plastikdose 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. Man misst die Spannung des Akkus nach dem Laden und entlädt ihn dann mit einem kleinen Motor oder Summer. Durch Einbau einer zweiten Graphitmine als Referenzelektrode und Nutzung eines weiteren Spannungsmessgeräts werden die Potentiale der Anode und der Kathode nach erneutem Ladeprozess gemessen. Lehrer-/ Schülerversuch Lithiumperchlorat, Propylencarbonat, Dimethylcarbonat
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
Magnesium-Iod-Batterie // Zink-Iod-Batterie Elektrochemische Prozesse im Minimaßstab Eine Magnesium-Metallspitzer wird von der Stahlklinge befreit, alternativ ein kleines Stück Zinkblech wird wie beschrieben mit einer Krokodilklemme gehalten, die über ein Kabel mit einem Propellermotor verbunden ist. Man tränkt ein Filterpapierstück mit Konz. Kaliumnitrat-Lösung und legt es auf eine freie Stelle des Metalls. Nun zerdrückt man einen größeren Iodkristall auf dem Papier und drückt den Stecker des zweiten Kabels vom Motor direkt auf das Iod. Lehrer-/ Schülerversuch Iod
Messung von Standardpotenzialen Experimente mit der Wasserstoffreferenzelektrode Zwei Bechergläser, das eine mit 1-molarer Kupfer(II)-sulfat-Lösung, das andere bei gleicher Füllhöhe mit 1-molarer Salzsäure befüllt, werden über ein U-förmiges mit Kaliumnitrat-Lösung befülltes Glasrohr als Stromschlüssel verbunden. Eine Kupfer-Elektrode taucht in das eine Becherglas, die Wasserstoffreferenzelektrode in das andere. Das Standardpotential der Kupfer-Halbzelle wird gemessen. In gleicher Weise verfährt man mit einer Silber-, einer Zinn- und einer Zink-Halbzelle, wobei jeweils 1-molare Lösungen der jeweiligen Salze und entsprechende Metallelektroden verwendet werden. Lehrer-/ Schülerversuch Salzsäure (Maßlösung c= 1 mol/L), Kupfer(II)-sulfat-Pentahydrat, Silbernitrat, Zinn(II)-chlorid-Dihydrat, Zinksulfat-Monohydrat, Kaliumnitrat
Modellexperiment Lithiumbatterie Elektrochemie mit Li/Cu-Zelle Gemäß Beschreibung belegt man eine Kupferplatte mit einem Stück Filterpapier, das mit Kupfersulfat-Lösung getränkt wurde. Man schneidet eine 3mm-Scheibe von einer Lithiumstange, befreit diese mittels Papiertuch von anhaftendem Paraffinöl und legt sie auf das Filterpapier. Von oben wird senkrecht eine dicke Graphitelektrode auf die Lithiumscheibe gepresst. Sie bildet den Minuspol der Batterie, das Kupferblech den Pluspol. Ein Kleinelektromotor bzw. ein Digitalmultimeter zeigt den Stromfluss bzw. die Spannung an. Lehrer-/ Schülerversuch Lithium (in Paraffinöl), Kupfer(II)-sulfat-Lösung (verd., (w: <25%))

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