Experimente der Kategorie "Elektrochemie"

NameKurzbeschreibungBeschreibungTypGefahrstoffe
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
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)
Daniell-Element in Funktion Halbzellen Zink/ Zinksalz und Kupfer/ Kupfersalz reagieren elektrochemisch miteinander. In gleicher Füllhöhe gibt man in eine WH-Flasche Zinksulfat-Lösung und stellt einen zurecht gebogenen Zinkdraht hinein, in die andere Flasche gibt man Kupfer(II)-sulfat-Lösung und stellt entsprechend einen Kupferdraht hinein. Eine Baumwollkordel oder ein Docht, der mit den Enden in die Flüssigkeiten eintaucht, verbindet die beiden Halbzellen. Er wird mittels Pipette mit Kaliumchlorid-Lösung getränkt. Man misst die entstandene Zellspannung. Lehrer-/ Schülerversuch Kupfer(II)-sulfat-Lösung (verd., (w: <25%)), Zinksulfat-Lösung (verdünnt, (1%<w<2,5%))
CfL: Die direkte Reaktion von Zink und Kupfer(II)-Ionen Halbzellenreaktion eines Zinkblechs in einer Kupfersulfatlösung Ein Becherglas wird halb voll mit Kupfer(II)-sulfatlösung gefüllt. Das gereinigte Zinkblech wird in die Lösung gestellt und beobachtet. Lehrer-/ Schülerversuch Kupfer(II)-sulfat-Lösung (verd., (w: <25%))
CfL: Malen auf Zink Halbzellenreaktion eines Zinkblechs mit aufgetragener Kupfersulfatlösung Mit Hilfe eines mit Kupfer(II)-sulfatlösung getränkten Pinsels wird auf einem gereinigten Zinkblech gemalt und geschrieben. Lehrer-/ Schülerversuch Kupfer(II)-sulfat-Lösung (verd., (w: <25%))
Der Bau des Lithium-Ionen-Power-Packs Herstellung eines leistungsstarken Akkus mit Zinn als Anodenmaterial Wie in der Anleitung beschrieben und mit Skizzen und Abbildungen im Detail dargestellt wird das System aus zurecht geschnittenen Zinnfolien- und Graphitfolienstreifen auf einem lagen Filterpaierstreifen ziehharmonikaartig zusammengefaltet, so dass es in die vorgesehene Dose passt. Der Dosendeckel mit den zwei Polen wird gemäß Beschreibung präpariert. Man befüllt mit der Elektrolytlösung, die durch Einrühren von Lithiumperchlorat in ein Gemisches aus Propylencarbonat und Dimethylcarbonat angesetzt wird. Nach der Befüllung wird der Akku wie beschrieben aufgeladen und als Spannungsquelle benutzt. Lehrer-/ Schülerversuch Lithiumperchlorat, Propylencarbonat, Dimethylcarbonat
Elektrolytische Abscheidung von Polyanilin (PANI) auf ein FTO-Glas Herstellung von organischem polyelektrochromem Material Vorbereitend wird nach Angaben eine schwefelsaure Anilinlösung hergestellt. Man hängt gemäß Beschreibung ein FTO-Glas und eine Graphitfolie in das vorgesehene Plastikgefäß mit der Elektrolytlösung ein. Beide Elektrodenmaterialien wurden zuvor gründlich mit Aceton gespült. Man verschaltet die Elektroden mittels Krokodilklemmen, Kabeln und Gleichspannungsquelle in einen Stromkreis und lädt das System 90 sec lang mit 3 V. Danach wird das mit dem Emeraldin-Salz beschichtete FTO-Glas entnommen, in ein Wasserbad getaucht und auf einem saugfähigen Tuch getrocknet. Lehrer-/ Schülerversuch SII Aceton, Methanol, Anilin, Schwefelsäure (Maßlösung c= 0,5 mol/L)
Solarbetriebene Elektrolyse von Natriumsulfat Im Konzentrationsgefälle steckt Energie. Gemäß Anleitung stellt man eine Natriumsulfat-Lösung her und versetzt sie mit etwas Universalindikator. Man gibt die Lösung in ein U-Rohr und elektrolysiert unter Verwendung eines Solarpanels mittels Platinelektroden 10 min lang. Dann tauscht man das Panel gegen ein Spannungsmessgerät aus. Lehrer-/ Schülerversuch Universalindikator, flüssig (Skala pH 4-10; enth. Ethanol)
Goldfarbenes LiC6 Intercalation von Lithium- Ionen in Graphit Gemäß Anleitung bereitet man 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. Man gibt den Elektrolyten in das vorgesehene Reaktionsgefäß, bringt die beiden Graphitelektroden ein und überschichtet die Flüssigkeit mit etwas Paraffin. Dann wird 6min lang bei 4,8V Spannung elektrolysiert. Über einen Motor o. ä. wird der geladenen Akkumulator danach wieder entladen. Lehrer-/ Schülerversuch Dimethylcarbonat, Lithiumperchlorat, Ethylencarbonat
CfL: Was zieht die Ionen an? (Filterbrücke) Ionenverschiebung durch chemische Reaktion an Elektroden Das Filterpapier wird zu einem langen Streifen (mindestens 50 cm) geschnitten. Anschließend wird es in Natriumsulfat-Lösung getränkt. 15 25-mL-Bechergläser werden in einer Reihe (Öffnung unten) aufgestellt. Die Bechergläser 1, 2 und 3 werden umgedreht, randvoll mit Natriumsulfat-Lösung gefüllt und mit dem langen, getränkten Filterpapierstreifen verbunden. Der Filterpapierstreifen wird leicht in die Lösung des 2. Becherglases gebogen. In die gefüllten Bechergläser 1 und 3 (außen) werden Kohleelektroden gestellt und die Elektroden mit den Polen der Spannungsuelle verbunden (Elektrode in Becherglas 1 an den Pluspol der Spannungsuelle). Danach wird ein Stück mit Lebensmittelfarbe getränktes Garn direkt vor die Elektrode des 1. Becherglases auf dem Filterpapier quer gelegt. Dann regelt man die Spannung auf mindestens 20 V hoch. Nach etwa 10 Minuten wird die Elektrode aus Becherglas 3 dichter an die andere herangebracht. Lehrer-/ Schülerversuch Sauerstoff (freies Gas), Wasserstoff (freies Gas)
CfL: Was zieht die Ionen an? (Folie um Elektrode) Ionenverschiebung durch chemische Reaktion an Elektroden Drei Bechergläser werden mit Natriumsulfat-Lösung gefüllt und mit zwei Filterpapierstreifen verbunden. Alle Bechergläser werden mit einer Kohleelektrode versehen, wobei eine Kohleelektrode in einem der beiden linken Bechergläser mit Frischhaltefolie umgeben wird. Das rechte Becherglas wird an den Minuspol der Spannungsquelle angeschlossen. Die beiden anderen Bechergläser werden mit dem Pluspol verbunden. Anschließend wird jeweils auf die Mitte der Filterpapiere ein Stück mit Lebensmittelfarbe getränktes Garn quer gelegt und die Spannung auf mindestens 20 V hoch geregelt. Lehrer-/ Schülerversuch Wasserstoff (freies Gas), Sauerstoff (freies Gas)
CfL: Zerlegen und Untersuchen einer frischen Zink/Luft-Batterie Isolierung der Bauteile Zunächst entfernt man den Aufkleber, der sich auf dem Pluspol befindet. Wie schon bei der Zink/Silberoxid-Knopfzelle wird der Metallmantel der Zelle an der Überlappung auf gekniffen und die beiden ineinander gepackten Becher werden voneinander getrennt. Die Flüssigkeit, die beim Öffnen der Zelle austritt, prüft man mit Unitest-Papier auf ihren pH-Wert. Lehrer-/ Schülerversuch Zink (Pulver, phlegmatisiert)
Ionenwanderung auf dem Objektträger Kaliumpermanganat- und ammoniakalische Kupfersalz-Lösung unter Gleichspannung Ein DC-Plattenstücks mit Aluminiumoxidoberfläche (alternativ: Objektträger-Filterpapier-Kombination) wird mit Kaliumnitrat-Lösung getränkt bzw. befeuchtet. Gemäß Beschreibung belegt man beide äußeren Seiten dieser Platte mit einer Bleistiftmine, an die über Kabel und Klemmen eine 25V-Gleichspannung angelegt wird. Ein Wollfaden wird mit Kaliumpermanganat-Lösung und mit einer ammoniakalischen Kupfer(II)-sulfat-Lösung getränkt und mittig zwischen den beiden Minen aufgelegt. Lehrer-/ Schülerversuch Kaliumpermanganat, Kupfer(II)-sulfat-Pentahydrat, Ammoniak-Lösung (konz. w=_____ % (10-25%))
Elektrolyse von Wasser (Microscale für Schülerübungen) Kanallgasproduktion in einer Einwegpipette Gemäß Beschreibung wird eine Einweg-Plastikpipette mit zwei Nadelelektroden ausgestattet. Ein Rggl. wird mit Natriumsulfat-Lösung befüllt. Man stellt die Pipette hinein, saugt wie angegeben die Flüssigkeit hoch und startet die Elekrolyse durch Anlegen einer 4,5V oder 9V-Gleichspannung aus einer Batterie. Wenn der Pipettenkopf mit Knallgas gefüllt ist, presst man es in eine Portion Wasser-Spülmittelgemisch in einer Porzellanschale und entzündet es. Lehrer-/ Schülerversuch Wasserstoff (freies Gas), Sauerstoff (freies Gas)
Die Umkehrzelle (Demo) Konzentrationsabhängigkeit der elektrochemischen Reaktion in Cu-Halbzellen Vorbereitend werden ein gesättigte sowie eine 0,05-molare und eine 0,005-molare Kupfer(II)-nitrat-Lösung nach Anleitung hergestellt. Die beiden Maßlösungen werden mit Kaliumnitrat in vorgegebener Konzentration angereichert. Man gibt die Maßlösungen in zwei Bechergläser, verbindet diese mit einem getränkten Filterpapierstreifen als Stromschlüssel und stellt zwei mit Salzsäure gut gereinigte Kupferbleche als Elektroden hinein, die mit dem "Messmotor" verschaltet sind. Man beobachtet den anfänglichen Drehsinn des Rotors und die Veränderungen bei langsamer Zugabe von gesättigter Kupfer(II)-nitrat-Lösung zu der Halbzelle mit der nur 0,005-molaren Lösung. Lehrer-/ Schülerversuch Kupfer(II)-nitrat-Trihydrat, Salzsäure (Maßlösung c= 1 mol/L)
CfL: Umkehrung der Hittorf-Elektrolyse Kupfer(II)-chlorid-Elektrolyse mit vertikalem Versuchsaufbau und dessen Umkehrung Die Kupferdrähte werden gemäß Anleitung präpariert. Anschließend wird so viel Kupfer(II)-sulfat-Lösung in das Rggl. gefüllt, dass die obere Elektrode gerade in die Lösung taucht. Die gesamte Konstruktion wird zur Kühlung in ein Becherglas mit Wasser gestellt und mit einem Gummi und einer Wäscheklammer am Becherglas befestigt. Die Elektroden werden mit der Spannungsquelle verbunden und die Spannung auf mindestens 20 V hoch geregelt. Nach wenigen Minuten wird das Rggl. vorsichtig aus dem Wasserbad gehoben und seine Temperatur mit der Hand befühlt. Anschließend wird es wieder in das Wasserbad gestellt. Wenn nach etwa 10 – 15 Minuten an der oberen Elektrode eine Gasentwicklung einsetzt, wird die Spannung herunter geregelt. Anschließend wird die Spannungsquelle durch einen Messmotor ausgetauscht. Zur genaueren Untersuchung kann der Messmotor durch ein Voltmeter ersetzt werden. Lehrer-/ Schülerversuch Kupfer(II)-sulfat-Lösung (verd., (w: <25%)), Zinksulfat-Lösung (verdünnt, (1%<w<2,5%))
Ionenwanderung in der Doppelzelle Kupfer(II)-tetraammin- und Permangant-Ionen Die Zwei-Kammer-Ionenwanderungszelle wird wie beschrieben auf einen OHP gelegt und mit den gemäß Anleitung zubereiteten Lösungen befüllt. Nach Einsetzen der Elektrodenbleche legt man eine 25V-Gleichspannung an. Nach längerer Laufzeit polt man die Anordnung um. Lehrerversuch Kaliumnitrat, Kupfer(II)-sulfat-Pentahydrat, Ammoniak-Lösung (konz. w=_____ % (10-25%)), Kaliumpermanganat
Ionenwanderung in der Petrischale Kupfer- und Permanganat-Ionen in Gelschicht Gemäß Anleitung bereitet man aus Agar-Agar, Kaliumnitrat und Wasser ein Gel, das in eine Petrischale gegossen wird. Wie beschrieben werden zwei Löcher in die Gelschicht gestanzt und an beiden Seiten der Schale zwei gelfreie Streifen. In diese gießt man etwas Kaliumnitrat-Lösung und legt jeweils eine Graphitelektrode hinein. In die beiden Löcher in der Mitte wird etwas Kupfersulfat-Lösung bzw. etwas Kaliumpermanganat-Lösung hineingetropft. Dann legt man eine 25V- -Gleichspannung an die beiden Elektroden und projeziert den Ablauf des Experiments mittels OHP. Lehrer-/ Schülerversuch Kaliumpermanganat-Lösung 0,1N (Maßlösung, c=0,1N), Kupfer(II)-sulfat-Lösung (verd., (w: <25%))
Standardpotentiale galvanischer Elemente Kupfer-, Zink- und Eisen-Halbzellen kombiniert mit einer Standard-Wasserstoff-Halbzelle Vorbereitend stellt man 1-molare Lösungen von Kupfer(II)-, Zink(II)- und Eisen(II)-sulfat her. In Bechergläsern werden die drei Ionenlösungen nach Anleitung mit den entsprechenden Plattenelektroden aus Kupfer, Zink bzw. Eisen bestückt. Für die Standard-Wasserstoff-Halbzelle wird ein Stück Magnesiumband in eine 1-molare-Salzsäure-Lösung gegeben, die mit einer Platinelektrode bestückt ist. Ein mit Kaliumnitrat-Lösung getränkter Filterpapierstreifen verbindet jeweils eine Halbzelle mit der Standard-Wasserstoff-Halbzelle. Lehrer-/ Schülerversuch Kupfer(II)-sulfat-Pentahydrat, Zinksulfat-Heptahydrat, Eisen(II)-sulfat-Heptahydrat, Kaliumnitrat, Salzsäure (Maßlösung c= 1 mol/L)
Zink-Silber-Akkumulator Lade- und Entladevorgang an einer galvanischen Zelle Ein Becherglas wird mit verd. Kaliumhydroxid-Lösung befüllt und mit einem Elektrodenhalter versehen, der eine Zink- und eine Silber-Elektrode trägt. Gemäß Anleitung wird die Zelle zunächst über eine Netzgerät aufgeladen, anschließend wird das Netzteil durch einen Kleinmotor mit Propeller ausgetauscht. Lehrer-/ Schülerversuch Kalilauge (konz. w=____% (5-25%))

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