Welches Gerät arbeitet gerade als galvanische Zelle?

Erklärung: Eine galvanische Zelle wandelt chemische Energie in elektrische Energie um – eine Redoxreaktion läuft freiwillig ab und liefert Strom. Das tut die Batterie, die die Lampe leuchten lässt. Der Akku am Ladekabel und das Verkupferungsbad nehmen dagegen elektrische Energie auf und erzwingen eine Reaktion: Das ist Elektrolyse.

Die Elektrode, an der die Oxidation stattfindet, heißt ___.

Erklärung: An der Anode findet die Oxidation statt (Elektronenabgabe). An der Kathode findet die Reduktion statt (Elektronenaufnahme). Merkhilfe: Anode = Abgabe, Kathode = Kommen (der Elektronen).

Bei der Elektrolyse wird elektrische Energie in chemische Energie umgewandelt.

Erklärung: Richtig! Die Elektrolyse ist die Umkehrung der galvanischen Zelle. Durch Anlegen einer äußeren Spannung wird eine nicht-freiwillige Redoxreaktion erzwungen. Elektrische Energie wird in chemische Energie umgewandelt.

Aus welchen Bestandteilen besteht eine einfache galvanische Zelle (z. B. Daniell-Element)?

Erklärung: Das Daniell-Element besteht aus einer Zink-Halbzelle (Zn in ZnSO₄) und einer Kupfer-Halbzelle (Cu in CuSO₄). Die Salzbrücke ermöglicht den Ionentransport, der äußere Leiter den Elektronenfluss.

Die Verbindung zwischen den beiden Halbzellen einer galvanischen Zelle, die den Ionentransport ermöglicht, heißt ___.

Erklärung: Die Salzbrücke (z. B. mit KNO₃-Lösung getränkter Papierstreifen) verbindet die beiden Halbzellen. Sie ermöglicht den Ionenaustausch und verhindert so eine Ladungstrennung.

Im Daniell-Element gibt Zink Elektronen ab und Kupfer-Ionen nehmen Elektronen auf. Wie viele Elektronen überträgt ein Zinkatom?

Erklärung: Zn → Zn²⁺ + 2 e⁻ (Oxidation an der Anode). Cu²⁺ + 2 e⁻ → Cu (Reduktion an der Kathode). Pro Zinkatom werden 2 Elektronen übertragen.

Welches Metall bildet die Anode im Daniell-Element?

Erklärung: Im Daniell-Element ist Zink das unedlere Metall (negativeres Standardpotential). Es bildet die Anode, gibt Elektronen ab und löst sich auf. Kupfer bildet die Kathode und scheidet sich ab.

Bei der Elektrolyse von Wasser entsteht an der Kathode Sauerstoff.

Erklärung: Falsch! Bei der Wasserelektrolyse entsteht an der Kathode Wasserstoff (Reduktion: 2 H₂O + 2 e⁻ → H₂ + 2 OH⁻) und an der Anode Sauerstoff (Oxidation: 2 H₂O → O₂ + 4 H⁺ + 4 e⁻).

Ordne die Schritte der Stromerzeugung in einer galvanischen Zelle: Elektronen fließen durch den äußeren Leiter, Oxidation an der Anode, Reduktion an der Kathode, Ionentransport durch die Salzbrücke.

Erklärung: Zuerst gibt das unedle Metall Elektronen ab (Oxidation). Diese fließen durch den Draht zur Kathode, wo sie aufgenommen werden (Reduktion). Die Salzbrücke gleicht die Ladung durch Ionenwanderung aus.

Eine wiederaufladbare galvanische Zelle heißt ___.

Erklärung: Ein Akkumulator (Akku) ist eine wiederaufladbare Batterie. Beim Laden wird die Redoxreaktion durch Elektrolyse umgekehrt. Beispiele: Lithium-Ionen-Akku, Bleiakkumulator.

Bei der Elektrolyse von Wasser entstehen Wasserstoff und Sauerstoff im Volumenverhältnis 2:1. Wenn 100 mL Wasserstoff entstehen, wie viel mL Sauerstoff entstehen dann?

Erklärung: 2 H₂O → 2 H₂ + O₂. Das Volumenverhältnis H₂ : O₂ = 2 : 1. Bei 100 mL H₂ entstehen 100/2 = 50 mL O₂.

Welche technische Anwendung nutzt die Elektrolyse?

Erklärung: Beim Galvanisieren wird durch Elektrolyse eine dünne Metallschicht auf einen Gegenstand aufgebracht. Der zu beschichtende Gegenstand dient als Kathode, an der sich das Metall abscheidet.

In einer Batterie fließen die Elektronen im äußeren Stromkreis von der Kathode zur Anode.

Erklärung: Falsch! Die Elektronen fließen im äußeren Stromkreis von der Anode (Minuspol, Oxidation) zur Kathode (Pluspol, Reduktion). Der konventionelle Strom fließt in umgekehrter Richtung.

Die Spannung des Daniell-Elements beträgt etwa 1,1 V. Wie viele Daniell-Elemente müsste man in Reihe schalten, um eine Spannung von mindestens 4,4 V zu erreichen?

Erklärung: Bei Reihenschaltung addieren sich die Spannungen. 4,4 V / 1,1 V = 4 Zellen. Man braucht 4 Daniell-Elemente in Reihe.

Eine Natriumchlorid-Schmelze wird elektrolysiert. Was entsteht am Minuspol (Kathode)?

Erklärung: In der Schmelze sind Na⁺ und Cl⁻ frei beweglich. Die positiven Na⁺-Ionen wandern zum Minuspol und nehmen dort Elektronen auf: Na⁺ + e⁻ → Na (Reduktion). Chlor entsteht am Pluspol aus Cl⁻. Wasserstoff kann gar nicht entstehen – in einer Schmelze ist kein Wasser vorhanden.

In einer galvanischen Zelle ist die Anode der ___pol (Minus/Plus).

Erklärung: In einer galvanischen Zelle ist die Anode der Minuspol (Elektronenquelle durch Oxidation). Die Kathode ist der Pluspol (Elektronensenke durch Reduktion). Achtung: Bei der Elektrolyse ist es umgekehrt!

Welche dieser Zellen ist ein Akkumulator?

Erklärung: Ein Akkumulator (Sekundärzelle) lässt sich wieder aufladen, weil seine Redoxreaktion durch Elektrolyse umkehrbar ist – so wie im Bleiakku des Autos, auch wenn man ihn umgangssprachlich „Autobatterie“ nennt. Alkali-Mangan- und Zink-Kohle-Zellen sind Primärzellen: Sie werden einmal entladen und dürfen nicht aufgeladen werden.

Aufgabe 1 von 17