Vergleich: Elektrolyse und galvanische Zellen

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Vergleich: Elektrolyse & galvanische Elemente Zusammenfassung der Seiten 52-53. Redoxreaktionen auf der Teilchenebene (nicht mehr: Sauerstoffübertragung zwischen Stoffen) Redoxpartner wird oxidiert (gibt Elektronen ab) Redoxpartner wird reduziert (nimmt Elektronen auf) Elektrolyse = eine durch die angelegte Spannung erzwungene Redoxreaktion läuft ab -> Elektronen werden ausgetauscht Reaktionen an den Elektroden: Minuspol: Kationen werden durch Elektronenaufnahme reduziert -> Kathode = Akzeptorhalbzelle Pluspol: Anionen werden durch Elektronenabgabe oxidiert -> Anode = Donatorhalbzelle Elektrolyse und galvanische Zelle = Redoxreaktionen, bei denen Elektronen ausgetauscht werden Elektrolysezelle = galvanische Zelle, in der die umgekehrten Reaktionen ablaufen Stoff- und Energiebilanz: In galvanischer Zelle reagieren energiereiche Stoffe (z. B. Metall und Nichtmetall) miteinander -> elektrische Energie wird freigesetzt -> energieärmere Stoffe (z.B. Salze) bilden sich Elektrolyse: dieser Vorgang wird umgekehrt - Elektrolyse = Zufuhr von elektrischer Energie über angelegte Gleichspannung -> Bildung von energiereichen Stoffen wie Metall und Nichtmetall um die in den Salzen gebundenen Elemente zu gewinnen Wiederherstellung der in der galvanischen Zelle verbrauchten Stoffe -> zugeführte elektrische Energie wird in diesen gespeichert & kann anschließend durch die Reaktionen der galvanischen Zelle wieder freigesetzt werden In Akkumulatoren (wichtig für die mobile Nutzung elektrischer Energie): Laden und Entladen Wasserstoff: elektrolytisch in die Elemente Wasserstoff und Sauerstoff zerlegbar Wasserstoffgas (sehr energiereich) durch Brennstoffzellen (mobil o. Stationär) in elektrische Energie umwandelbar Seite 53 A1, A2 A1B a) Skizzieren Sie den Aufbau einer galvanischen Zelle mit einer Zinkhalbzelle und einer Bromhalbzelle an Kohleelektroden. Zinkhalbzelle: 2e- + Zn -> Zn²+ (aq) Bromhalbzelle: 2 Br (aq) + 2e- -> Br Redoxreaktion: ZnBr (aq) -> Zn (s) + Br (aq) b) Formulieren Sie für die Vorgänge an den Elektroden die Reaktionsgleichungen. Ordnen Sie die Begriffe Anode, Kathode, Reduktion und Oxidation für die Reaktion in einer galvanischen Zelle zu. Anode -> Oxidation (Brom): 2 Br (aq) -> Br2(g) + 2e- Kathode -> Reduktion (Zink): Zn2+ (aq) + 2e- -> Zn (s) Redoxreaktion: Zn (s) + Br2(g) -> ZnBr2 (aq) c) Vergleichen Sie diese galvanische Zelle mit der entsprechenden Elektrolysezelle. Bromhalbzelle: 2e- + Br2(g) -> 2 Br (aq) Zinkhalbzelle: Zn2+ (aq) + 2e- -> Zn (s) Redoxreaktion: ZnBr2 (aq) -> Zn (s) + Br2(g) A2 Definieren Sie, ausgehend von den Vorgängen bei der Elektrolyse, Anode und Kathode. Anode = Oxidation = Minuspol = Elektronenabgabe = Elektronenüberschuss = Redoxreaktion Kathode = Reduktion = Pluspol = Elektronenaufnahme = Elektronenmangel

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