Quantitative Aspekte der Elektrolyse

Wasser wird durch elektrischen Strom in Wasserstoff- und Sauerstoffgas zersetzt. Lässt man umgekehrt Wasserstoff- und Sauerstoffgas in einer Brennstoffzelle miteinander reagieren, kann man daraus direkt elektrischen Strom gewinnen. Auf diese Weise bekommt z.B. ein Brennstoffzellenmotor seine Energie zum Betrieb eines Fahrzeugs. Die Energie zum Zerlegen von Wasser kann z.B. aus Sonnenenergie gewonnen werden über die sog. Photovoltaik (Umwandlung von Lichtenergie in elektrischen Strom). Welche quantitativen Zusammenhänge existieren nun zwischen der Menge des geflossenen Stroms und den abgeschiedenen Stoffmengen? Zur Klärung dieser Frage wird in einem Hoffmanńschen Wasserzersetzungsapparat mit Schwefelsäure versetztes Wasser [c(H2SO4) = 0,5 mol/l] für eine definierte Zeit mit einer ganz bestimmten Gleichspannung und Stromstärke elektrolytisch zerlegt. Die Messergebnisse werden in den folgenden Tabellen notiert. Die Versuche werden gruppenarbeitsteilig durchgeführt. Die vorgegebene Spannung wird am Gerät eingestellt, die Stromstärke während des Betriebs gemessen. Versuchsdurchführung: 1. Notiere zuerst Luftdruck: ______ hPa, und Raumtemperatur: ____ ̊C 2. Kontrolliere die Funktionsfähigkeit der Versuchsanordnung (Füllstand in beiden Schenkeln des Wasserzersetzungsapparats, eingestellte Spannung, Kabelverbindungen u.a.)
3. Beobachte ständig das Ausgleichsgefäß: wenn es überzulaufen droht, entnimmt mit der Pipette entsprechend viel Schwefelsäure!
Arbeitsaufträge: 1. Notiere die Volumina Wasserstoff- und Sauerstoffgas in Abhängigkeit von der Zeit! 2. Stelle für deinen Versuch die Messergebnisse auf Millimeter-Papier graphisch dar! 3. In welchem Verhältnis stehen die Volumina Wasserstoff und Sauerstoff bei allen Messungen? 3. Welcher quantitative Zusammenhang besteht zwischen dem abgeschiedenen Gasvolumen, der Art des Gases, Stromstärke und der Zeit? 4. Berechne den Zusammenhang zwischen geflossener Ladung und der Stoffmenge n(X) mit X=H2 bzw. O2
Zusatzinformation: Messwerte-Tabelle:
t [min] 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20   V(H2) [ml]                     U = 8 V I = _____ mA V(O2) [ml]                     V(H2) [ml]                     U = 10 V I = _____ mA V(O2) [ml]                     V(H2) [ml]                     U = 12 V I = _____ mA V(O2) [ml]                     V(H2) [ml]                     U = 14 V I = _____ mA V(O2) [ml]                     V(H2) [ml]                     U = 20 V I = _____ mA V(O2) [ml]

update: 05.01.2007                                                                                                                                     zurück        zur Hauptseite