Über 1,6 Millionen Schüler*innen nutzen sofatutor!
  • 93%

    haben mit sofatutor ihre Noten in mindestens einem Fach verbessert

  • 94%

    verstehen den Schulstoff mit sofatutor besser

  • 92%

    können sich mit sofatutor besser auf Schularbeiten vorbereiten

Elektrolyse – erzwungene Redoxreaktionen

Du willst ganz einfach ein neues Thema lernen
in nur 12 Minuten?
Du willst ganz einfach ein neues
Thema lernen in nur 12 Minuten?
  • Das Mädchen lernt 5 Minuten mit dem Computer 5 Minuten verstehen

    Unsere Videos erklären Ihrem Kind Themen anschaulich und verständlich.

    92%
    der Schüler*innen hilft sofatutor beim selbstständigen Lernen.
  • Das Mädchen übt 5 Minuten auf dem Tablet 5 Minuten üben

    Mit Übungen und Lernspielen festigt Ihr Kind das neue Wissen spielerisch.

    93%
    der Schüler*innen haben ihre Noten in mindestens einem Fach verbessert.
  • Das Mädchen stellt fragen und nutzt dafür ein Tablet 2 Minuten Fragen stellen

    Hat Ihr Kind Fragen, kann es diese im Chat oder in der Fragenbox stellen.

    94%
    der Schüler*innen hilft sofatutor beim Verstehen von Unterrichtsinhalten.
Bewertung

Ø 3.9 / 42 Bewertungen
Die Autor*innen
Avatar
Chemie-Team
Elektrolyse – erzwungene Redoxreaktionen
lernst du in der 9. Klasse - 10. Klasse

Elektrolyse – erzwungene Redoxreaktionen Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Elektrolyse – erzwungene Redoxreaktionen kannst du es wiederholen und üben.
  • Beschreibe den Aufbau einer Zinkbromid-Zelle.

    Tipps

    Es entstehen Ionen aus beiden Elementen der Lösung.

    Zink wird reduziert und Brom wird oxidiert.

    Lösung

    Den Vorgang in einer Zinkbromid-Zelle nennt man Elektrolyse. Es ist die Umkehrung einer galvanischen Zelle. Bei einer Zinkbromid-Zelle tauchen zwei Elektroden in einzelnen Kammern in eine $ZnBr_2$-Lösung. Die Kammern sind durch eine semipermeable Membran getrennt. Eine semipermeable Membran ist eine halbdurchlässige Membran. So können Ionen ausgetauscht werden. Damit eine Reaktion ablaufen kann, muss eine Spannung angelegt werden. Erst jetzt findet eine Ionenwanderung statt. Die Ionen bewegen sich unter Gleichspannung in Richtung der entsprechenden Pole. Die Bromidionen wandern also zum Plus-Pol, die Zinkionen wandern zum Minus-Pol. Dabei scheidet sich Zink an der Kathode (dem Minus-Pol) ab und Brom entsteht an der Anode (am Plus-Pol). Es findet eine Redoxreaktion statt. An der Kathode findet nämlich immer eine Reduktion statt, während an der Anode oxidiert wird. Durch diese erzwungene Redoxreaktion, die ohne Anlegen einer Spannung nicht ablaufen würde, kann ein Akkumulator aufgeladen werden. Würde man anschließend einen Verbraucher anlegen, würde sich der Akkumulator entladen.

  • Vergleiche die galvanische Zelle mit der Elektrolyse-Zelle anhand der Zinkbromid-Zelle.

    Tipps

    Zeichne dir eine Skizze der Elektrolyse und der galvanischen Zelle einer $ZnBr_2$-Lösung.

    Notiere dir die Redoxreaktionen. Wo findet die Oxidation jeweils statt?

    Kationen richten sich zum Minus-Pol aus, Anionen zum Plus-Pol.

    Lösung

    Eine Elektrolyse ist die Umkehrung der in der galvanischen Zelle freiwillig ablaufenden Reaktionen. Während also die Reaktionen in der galvanischen Zelle freiwillig ablaufen und der Akkumulator durch einen Verbraucher entladen wird, entspricht die Elektrolyse dem Aufladen eines Akkumulators mithilfe von Strom, der zugeführt werden muss. Es muss also eine Spannung angelegt werden. Anschließend scheidet sich Zink an der Kathode ab, während an der Anode durch Oxidation Brom entsteht. Merke dir, dass an der Anode immer oxidiert wird, während an der Kathode eine Reduktion stattfindet. Dies gilt auch für die galvanische Zelle, nur sind die Reaktionen umgekehrt. An der Anode der galvanischen Zelle geht Zink in Lösung.

  • Beschreibe das Wesen von Batterien und Akkumulatoren.

    Tipps

    Überlege dir, welche Vorgänge bei der Elektrolyse stattfinden.

    Eine Elektrolyse ist die Umkehrung der in der galvanischen Zelle freiwillig ablaufenden Reaktionen.

    Lösung

    Um einen Akkumulator aufzuladen, muss eine Spannung angelegt werden. Dadurch werden die Reaktionen dazu gezwungen, abzulaufen, die sonst nicht freiwillig ablaufen würden. Chemisch wird der Prozess des Aufladens eines Akkumulators Elektrolyse genannt. Die Ionen der Lösung bewegen sich unter Gleichspannung in Richtung der entsprechenden Pole. Man spricht hierbei von Ionenwanderung. Es findet eine Redoxreaktion statt. Kationen werden an der Kathode zu Zink reduziert und die Anionen an der Anode oxidiert. Es ist ein galvanisches Element entstanden, das sich entlädt, wenn keine Spannung mehr zugeführt wird. Dabei wird die Spannungsquelle entfernt und ein Verbraucher zwischengeschaltet. Eine Batterie ist wie eine galvanische Zelle. Es muss also ein Verbraucher angelegt werden. Und genau wie bei der galvanischen Zelle findet die Oxidation an der Anode statt.

  • Erkläre die Funktionsweise einer Autobatterie.

    Tipps

    Erinnere dich, ob man bei einer Elektrolyse oder einer galvanischen Zelle eine Spannung anlegt.

    Lösung

    Batterien können nur in eine Richtung verwendet werden: Sie werden entladen. Deshalb ist Autobatterie tatsächlich nicht der richtige Begriff, besser wäre Akkumulator, denn diesen kann man wieder aufladen. Beim Entladen funktioniert der Akkumulator als galvanische Zelle, denn es wird ein Verbraucher zwischen die Elektroden geschaltet. Die Elektroden sind hier die Gitter, die jeweils mit porösem Blei und braunem Bleidioxid-Pulver gefüllt sind. Die mit Bleidioxid-Pulver gefüllten Gitter stellen dabei den Plus-Pol dar. Diese werden abwechselnd angeordnet und von Kunststoffblättern voneinander isoliert. Alle Platten tauchen in Schwefelsäure ein. An beiden Polen entstehen Blei-Ionen, die mit den Sulfat-Ionen der Schwefelsäure Bleisulfat bilden. Die Sauerstoff-Ionen reagieren mit Wasserstoff-Ionen der Säure zu Wasser. Beim Aufladen des Akkumulators laufen diese Vorgänge in umgekehrter Richtung ab. Das Aufladen des Akkumulators entspricht dann dem Prinzip der Elektrolyse.

    Minus-Pol: $Pb \rightarrow Pb^{2+} + 2~e^-$ (Oxidation)

    Plus-Pol: $PbO_2 + 2~e^- \rightarrow Pb^{2+} + 2~O^{2-}$ (Reduktion)

    Insgesamt läuft also folgende Reaktion ab:

    $Pb + PbO_2 + 2~H_2SO_4 \rightarrow 2~PbSO_4 + 2~H_2O$

  • Erkläre die Elektrolyse.

    Tipps

    Bei der Elektrolyse muss eine Spannung angelegt werden, da die Reaktionen nicht freiwillig ablaufen würden.

    Überlege dir, wie Oxidation und Reduktion definiert sind.

    Lösung

    Um einen Akkumulator aufzuladen, muss eine Spannung angelegt werden. Dadurch werden die solche Reaktionen gezwungen, abzulaufen, die sonst nicht freiwillig ablaufen würden. Chemisch wird der Prozess des Aufladens eines Akkumulators Elektrolyse genannt. Bei der $ZnBr_2$-Zelle werden zwei Elektroden in eine $ZnBr_2$-Lösung getaucht. Es wird eine Spannung angelegt. Die Ionen der Lösung bewegen sich unter Gleichspannung in Richtung der entsprechenden Pole. Man spricht hierbei von Ionenwanderung. Kurze Zeit nach Anlegen der Spannung beobachtet man eine Zinkabscheidung an der Kathode, dem Minus-Pol. Am Plus-Pol, der Anode, entsteht braunes, gasförmiges Brom. Die $Zn^{2+}$-Kationen wandern zum Minus Pol, während die Bromid-Ionen zum Plus-Pol wandern. Es findet eine Redoxreaktion statt. Die Zink-Kationen werden an der Kathode zu Zink reduziert und die Bromid-Ionen werden zu elementarem Brom oxidiert. Durch das Anlegen des Stroms ist ein galvanisches Element entstanden, das sich entlädt, wenn keine Spannung mehr zugeführt wird. Dabei wird die Spannungsquelle entfernt und ein Verbraucher zwischengeschaltet. Dabei kann man eine Spannung von 1,83 Volt feststellen. Das entspricht in etwa der bei der Elektrolyse benötigten Spannung.

  • Erkläre den Vorgang der Steinsalzschmelze.

    Tipps

    Was sagt dir der Name der Steinsalzschmelze über den Vorgang?

    Was sind die Edukte, was die Produkte?

    Überlege dir, in welche Richtung der Elektronenfluss stattfindet.

    Lösung

    Bei der Schmelzflusselektrolyse von Steinsalz befinden sich Natrium- und Chlor-Ionen in der Schmelze. Beim Anlegen einer Spannung wandern die Natrium-Kationen zum Minus-Pol, während die Chlorid-Anionen zum Plus-Pol wandern. Die Chlorid-Anionen werden zu Chlor-Atomen oxidiert und geben je ein Elektron ab. Die Chlor-Atome gehen eine Bindung miteinander ein und es entsteht Chlorgas am Plus-Pol, der Anode. An der Kathode, dem Minus-Pol, entsteht Natrium. Die Elektronen wandern vom Plus-Pol zum Minus-Pol, um dort die Natrium-Kationen zu Natrium zu reduzieren.

30 Tage kostenlos testen
Mit Spaß Noten verbessern
und vollen Zugriff erhalten auf

7.919

sofaheld-Level

6.601

vorgefertigte
Vokabeln

7.907

Lernvideos

36.936

Übungen

34.195

Arbeitsblätter

24h

Hilfe von Lehrer*
innen

laufender Yeti

Inhalte für alle Fächer und Klassenstufen.
Von Expert*innen erstellt und angepasst an die Lehrpläne der Bundesländer.

30 Tage kostenlos testen

Testphase jederzeit online beenden