Stationenlernen Batterien und Akkumulatoren ... - Chik.die-sinis.de

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A 4.1 Führen Sie den Versuch durch!
A 4.2 Fertigen Sie ein sorgfältiges Versuchsprotokoll an: Schildern Sie möglichst genau alle Beobachtungen
auch an den Elektroden! Verwenden Sie bei der Deutung die entsprechende
Fachterminologie (Anode/Kathode / Plus-Pol/Minus-Pol / Oxidation/Reduktion)
A 4.3 Formulieren Sie die Reaktionsgleichungen für die Überladung (vgl. Material und Durchführung
3.) Begründen Sie ausführlich, warum erst bei einer Spannung von mehr als 2,5 V der
zu beobachtende Effekt eintritt. Definieren Sie mit eigenen Worten die Begriffe Überspannung,
Zersetzungsspannung und Überpotential!
A 4.4 Erklären Sie, warum sich die Elektrodenpotentiale des Blei-Akkus von den Standard-
Elektroden-Potentialen unterscheiden! Berechnen Sie die Potentiale, nehmen Sie dazu an,
dass die Sulfationen-Konzentration c(SO 4 2- ) = 0,5 mol·L -1 beträgt. (Achtung: sinnvollerweise
betrachten Sie den Entladevorgang!)
A 4.5 Erläutern Sie, wie in der Autobatterie die Spannung von 12 V erreicht wird!
A 5.1 Fertigen Sie ein ausführliches Versuchsprotokoll an! Stellen Sie die Vorgänge bei den Lade/
Entladezyklen dar und verwenden Sie die entsprechende Fachterminologie (Anode/Kathode
/ Plus-Pol/Minus-Pol / Oxidation/Reduktion)
Erstes Laden:
+/Oxidation/Anode 4 Ni + 6 OH - 2 NiOOH + 2 H 2 O + 6 e -
-/Reduktion/Kathode 6 H 2 O + 6 e - 3 H 2 + 6 OH - (Gasen: H 2 -Entwicklung)
Summe 4 Ni + 4 H 2 O 2 NiOOH + 3 H 2
Beim Laden entsteht an der Nickel-Elektrode Nickel(III)-hydroxid, dieses ist an der
Schwarzfärbung zu erkennen. An der Cadmium-Elektrode findet beim ersten Laden ausschließlich
eine Gasentwicklung statt! Bei weiteren Ladezyklen wird aus dem beim Entladen
entstandenen Cadmiumhydroxid wieder metallisches Cadmium.
Laden:
-/Reduktion/Kathode Cd(OH) 2 + 2e - Cd + 2 OH -
+/Oxidation/Anode 2 Ni(OH) 2 + 2 OH - 2 NiOOH + 2 H 2 O + 2 e -
Summe Cd(OH) 2 + 2 Ni(OH) 2 Cd + 2 NiOOH + 2 H 2 O
In Schritt 2 liefert das elektrochemische Element eine Spannung von ca. 1,1-1,2 V, dies
entspricht der Nennspannung des NiCd-Akkus.
Entladen:
-/Oxidation/Anode Cd + 2 OH - Cd(OH) 2 + 2e -
+/Reduktion/Kathode 2 NiOOH + 2 H 2 O + 2 e - 2 Ni(OH) 2 + 2 OH -
Summe Cd + 2 NiOOH + 2 H 2 O Cd(OH) 2 + 2 Ni(OH) 2
Wird ein Verbraucher an die Zelle angeschlossen, so bricht nach kurzer Zeit die Spannung
stark ein. Offensichtlich ist die Kapazität des Elementes sehr gering, es fließt nur ein geringer
Strom.