Abitur Chemie üben: Elektrochemie (Übungstest)
- Elektrochemie: Redox, galvanische Zellen und Elektrolyse
- 10 Fragen
- 14 Minuten
10 Aufgaben zu Redoxreaktionen und elektrochemischen Zellen. Verwende die Standardpotenziale E°(Zn/Zn²⁺) = −0,76 V und E°(Cu/Cu²⁺) = +0,34 V, F = 96485 C/mol, M(Cu) = 63,5 g/mol. Tipp: Oxidation findet immer an der Anode statt.
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Frage 1
Was versteht man unter einer Oxidation?
Richtige Antwort: B
Bei einer Oxidation gibt ein Teilchen Elektronen ab, seine Oxidationszahl steigt. Die Elektronenaufnahme ist die Reduktion; Protonenübergänge gehören zu Säure-Base-Reaktionen.
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Frage 2
Welche Spannung liefert ein Daniell-Element (Zn/Zn²⁺ // Cu²⁺/Cu) unter Standardbedingungen?
Richtige Antwort: D
ΔE = E°(Akzeptor) − E°(Donator) = 0,34 V − (−0,76 V) = 1,10 V. 0,42 V entsteht, wenn man die Beträge einfach subtrahiert und das Vorzeichen von Zink übersieht.
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Frage 3
Welche Aussage über die Zinkelektrode im Daniell-Element ist richtig?
Richtige Antwort: A
Zink ist das unedlere Metall und gibt Elektronen ab (Anode). Die Elektronen bleiben zunächst in der Elektrode, deshalb ist sie der Minuspol. Kupfer-Ionen werden an der Kupferelektrode reduziert.
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Frage 4
Welche Oxidationszahl hat Mangan im Permanganat-Ion MnO₄⁻?
Richtige Antwort: C
Sauerstoff hat −II, vier Sauerstoffatome also −8. Die Ladung des Ions ist −1, daher gilt x − 8 = −1 und x = +7. +4 wäre Mangan in MnO₂.
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Frage 5
Welches Metall reagiert mit verdünnter Salzsäure unter Bildung von Wasserstoff?
Richtige Antwort: C
Nur Metalle mit negativem Standardpotenzial (unedler als Wasserstoff) können H⁺-Ionen reduzieren. Zink (−0,76 V) erfüllt das, Kupfer, Silber und Gold haben positive Potenziale.
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Frage 6
Eine Kupfer(II)-chlorid-Lösung wird mit zwei Graphitelektroden elektrolysiert.
Was geschieht an der Kathode (Minuspol)?
Richtige Antwort: B
An der Kathode werden Kationen reduziert: Cu²⁺ + 2 e⁻ → Cu. Chlorgas entsteht an der Anode durch Oxidation der Chlorid-Ionen.
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Frage 7
Eine Kupfer(II)-salz-Lösung wird 965 s lang mit einer Stromstärke von 2,0 A elektrolysiert.
Wie viel Kupfer scheidet sich ab?
Richtige Antwort: A
Q = I · t = 1930 C, n(e⁻) = Q/F = 0,02 mol. Für Cu²⁺ braucht man zwei Elektronen pro Atom, also n(Cu) = 0,01 mol und m = 0,01 mol · 63,5 g/mol ≈ 0,64 g. 1,27 g ergibt sich, wenn man z = 2 vergisst.
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Frage 8
Was unterscheidet einen Akkumulator von einer Primärzelle (Batterie im engeren Sinn)?
Richtige Antwort: D
Beim Laden wird die Entladereaktion als Elektrolyse umgekehrt, deshalb ist der Akku ein Sekundärelement. Auch im Akku liefert eine Redoxreaktion die Energie, und ohne Elektrolyt kann keine Zelle arbeiten.
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Frage 9
Warum schützt eine Zinkschicht Eisen auch dann noch vor Korrosion, wenn sie zerkratzt ist?
Richtige Antwort: A
Zink hat ein negativeres Potenzial als Eisen und gibt seine Elektronen an das Eisen ab; das Zink wird oxidiert, das Eisen bleibt geschützt (Opferanode). Ein edleres Metall würde die Korrosion an einem Kratzer sogar beschleunigen.
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Frage 10
Die Nernst-Gleichung für eine Kupferhalbzelle lautet bei 25 °C: E = E° + 0,059 Vz · lg c(Cu²⁺).
Welches Potenzial hat die Halbzelle bei c(Cu²⁺) = 0,01 mol/L?
Richtige Antwort: D
Mit z = 2 und lg 0,01 = −2 gilt E = 0,34 V + 0,0295 V · (−2) ≈ 0,28 V. 0,22 V ergibt sich, wenn man z = 2 vergisst; 0,40 V bei falschem Vorzeichen.
Leer gelassene Fragen zählen nicht als falsch.
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