Ziel des Versuchs: Dieser Versuch soll zeigen, dass chem. Energie in elektrische Energie umgewandelt werden kann
| Thema: Energiespeicherung | Tags: Brennstoffzelle, Energieumwandlung | Klassenstufen: 9-10 | Versuchsart: LV |
Materialien
U-Rohr mit Fritte, 2 Platinelektroden, 2 Bechergläser (250 mL), Spannungsquelle, Kabel, Voltmeter, Eisbad, Stativmaterial
Chemikalien
destilliertes Wasser, Glucose, Wasserstoffperoxid (w = 30 %), Kaliumhydroxid-Lösung (w = 25 %)
| Gefahrstoff | H-Sätze | P-Sätze | GHS |
|---|---|---|---|
| Wasserstoffperoxid 30% | H302-H318 | P280-P305+P351+P338 |   |
| Kaliumhydroxid | H302-H314 | -- | |
Durchführung
20 mL kalte Kaliumhydroxid-Lösung werden zu 80 mL Wasserstoffperoxid-Lösung im Eisbad gegeben (Lösung A). In 90 g Kaliumhydroxid-Lösung werden 10 g Glucose gelöst (Lösung B). Lösung A wird in den einen Schenkel des U-Rohrs gegeben, Lösung B wird in den anderen Schenkel des U-Rohrs gegeben. Dann werden die Platinelektroden in das U-Rohr geklemmt, die Spannung wird abgelesen und der Flügelmotor danach anstelle des Voltmeters geschaltet.
Beobachtung
Es kommt zu einer starken Gasentwicklung. Die Spannung steigt mit fortlaufender Zeit. Nach ca. 40 Min. beträgt die Spannung ca. 652 mV.
Deutung
Es läuft eine Redoxreaktion ab, wobei Glucose oxidiert und Wasserstoffperoxid reduziert wird. Die Reduktion erfolgt in zwei Schritten.
Anode: R-CHO(aq) + 3 OH-(aq) → R-COO-(aq) + 2 H2O(l) + 2 e-
Kathode: H2O2 (aq) → 2 H2O(l) + O2 (g) (katalysiert durch Pt)
H2O(l) + O2 (g) + 4 e- → 4 OH-(aq)
Gesamtgleichung: H2O2 (aq) + R-CHO(aq) + OH-(aq) → R-COO-(aq) + 2 H2O(l)
Entsorgung
Die Lösungen werden in den Säure-Base-Abfall gegeben.
Anmerkungen & Unterrichtsanschlüsse: Der Versuch sollte erst gezeigt werden, wenn die SuS mit Redoxreaktionen vertraut sind. Alternativ kann die Reaktionsgleichung didaktisch reduziert werden, indem nur die Gesamtreaktion betrachtet wird. Problematisch ist dann allerdings, dass die Gasentwicklung an der Kathode nicht erklärt werden kann.
Literatur
R. Blume http://www.chemieunterricht.de/dc2/tip/04_01.htm (Abgerufen am 07.08.2015)
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