Teil B: Mit Hilfsmitteln

Dieser Teil der Klausur erlaubt die Verwendung von Hilfsmitteln wie Tafelwerk und Taschenrechner und konzentriert sich auf komplexere Anwendungen der Elektrochemie.

Aufgabe 1: Galvanisches Element Fe/Fe³⁺ // Au/Au³⁺

Die Schüler müssen ein galvanisches Element skizzieren, beschriften und die Zellspannung unter Standardbedingungen berechnen. Zusätzlich wird die Abscheidung von Platin aus einer Lösung behandelt.

Highlight: Die Berechnung der Zellspannung ist eine grundlegende Fähigkeit in der Elektrochemie und basiert auf der elektrochemischen Spannungsreihe.

Vocabulary: Galvanisches Element - Eine elektrochemische Zelle, die chemische in elektrische Energie umwandelt.

Aufgabe 2: Atemalkohol-Test

Diese Aufgabe behandelt die chemische Grundlage von Atemalkohol-Tests, bei denen Dichromat-Anionen mit Ethanol reagieren. Die Schüler müssen eine Redoxgleichung für diese Reaktion aufstellen.

Example: Die Reaktion von Dichromat-Anionen (Cr₂O₇²⁻) mit Ethanol führt zur Bildung von Cr³⁺-Ionen und Ethansäure.

Aufgabe 3: Aluminothermisches Verfahren

Die letzte Aufgabe befasst sich mit der Herstellung von Nickel aus Nickel(II)-oxid und Aluminium nach dem aluminothermischen Verfahren. Die Schüler müssen die Reaktionsgleichung aufstellen und stöchiometrische Berechnungen durchführen.

Definition: Aluminothermisches Verfahren - Ein Verfahren zur Gewinnung von Metallen durch Reduktion ihrer Oxide mit Aluminium.

Diese Klausur deckt ein breites Spektrum an Themen der Redoxreaktionen und Elektrochemie ab und erfordert sowohl theoretisches Verständnis als auch praktische Anwendungsfähigkeiten.

Praktische Anwendungen

Der letzte Teil der Klausur konzentriert sich auf reale Anwendungen der Elektrochemie.

Definition: Das aluminothermische Verfahren ist eine Redoxreaktion zur Metallgewinnung.

Highlight: Bei Atemalkoholtests reagieren Dichromat-Anionen mit Ethanol zu Cr³+-Ionen, was einen Farbumschlag von orange nach grün bewirkt.

Example: Die Platingewinnung aus Pt²+-Lösungen durch Metallabscheidung demonstriert die praktische Anwendung der elektrochemischen Spannungsreihe.

Page 3: Process Description

A brief explanation of how the alloy separation process works, focusing on the practical aspects of the chemical reaction.

Highlight: The silver ions are dissolved and hydrated by the nitric acid while gold atoms remain in the alloy, effectively separating the metals.

Page 4: Galvanic Cell Setup

Introduction to Part B of the exam, focusing on galvanic cells and Elektrochemische Spannungsreihe. The page presents a problem involving an Fe/Fe³+ // Au/Au³+ galvanic cell under standard conditions.

Definition: A galvanic cell is an electrochemical cell that produces electrical energy from spontaneous redox reactions.

Page 5: Detailed Cell Diagram

Comprehensive illustration and explanation of the galvanic cell components, including electrodes, salt bridge, and electron flow directions.

Vocabulary: Anode - where oxidation occurs Vocabulary: Cathode - where reduction occurs Highlight: The salt bridge enables ion movement to maintain electrical neutrality

Page 6: Complex Redox Equations

Detailed presentation of various redox equations and their balancing, including reactions involving chromium compounds and organic substances.

Example: 2Cr₂O₇²- + 28H+ + 6e- → 4Cr³+ + 7H₂O

Page 7: Practical Applications

Experimental setup involving different metal solutions (ZnSO₄, CuSO₄, AgNO₃) and metal strips, demonstrating practical applications of Elektrochemische Spannungsreihe.

Definition: Standard electrode potentials determine the direction of electron flow in electrochemical reactions.

Page 8: Experimental Observations

Detailed observations of metal reactions in different solutions, showing the practical application of Redoxreaktionen.

Example: Cu + 2Ag+ → Cu²+ + 2Ag

Teil A: Hilfsmittelfreier Teil

Der erste Teil der Klausur konzentriert sich auf grundlegende Konzepte der Redoxreaktionen und ihre Anwendungen in der Metallurgie.

Aufgabe 1: Trennung von Gold-Silber-Legierungen

Diese Aufgabe behandelt die Verwendung konzentrierter Salpetersäure zur Trennung einer Gold-Silber-Legierung. Die Schüler müssen die Reaktion anhand von Standardpotentialen begründen und eine Redoxgleichung aufstellen.

Highlight: Die Verwendung von Standardpotentialen zur Erklärung chemischer Reaktionen ist ein zentrales Konzept in der Elektrochemie.

Vocabulary: Standardpotential - Ein Maß für die Tendenz eines chemischen Stoffes, Elektronen aufzunehmen oder abzugeben.

Aufgabe 2: Eisengewinnung im Hochofen

Diese Aufgabe befasst sich mit den Reaktionen in verschiedenen Zonen eines Hochofens bei der Roheisenproduktion. Die Schüler müssen Redoxgleichungen aufstellen und Oxidationszahlen angeben.

Example: Bei der Reduktion von Magneteisenstein (Fe₃O₄) zu Eisen ändern sich die Oxidationszahlen des Eisens von +2/+3 zu 0.

Definition: Oxidationszahl - Eine Zahl, die den Oxidationszustand eines Atoms in einer chemischen Verbindung angibt.