Wasserzersetzung
„Ich bin der Geist, der stets verneint! Und das mit Recht; denn alles, was entsteht, ist wert, dass es zugrunde geht.“
Die chemische Reaktion zur Bildung von Wasser aus den Elementen Wasserstoff und Sauerstoff erfolgt unter Energieabgabe – sie ist also exotherm. Die Änderung der Enthalpie beträgt dabei für die Kardinalgleichung der Knallgasreaktion DH = -572 kJ. Um diesen Prozess umzukehren und das Wasser wieder in seine Bestandteile zu zerlegen, benötigen wir dieselbe Energiemenge – aber wie zuführen?
Eine elegante Lösung erfand Mitte des 19-ten Jahrhunderts der deutsche Chemiker August Wilhelm von Hofmann mit seinem gleichnamigen Wasserzersetzungsapparat.
- Erläutere dessen Aufbau anhand einer Skizze. Kennzeichne dabei auch, an welchem elektrischen Pol welches Gas entsteht.
- Warum wird dem Wasser eine leichte Säure zugesetzt?
- Gib die genauen Reaktionsgleichungen der Oxidation und Reduktion an den jeweiligen Elektroden an.
- Eine modernere Form des Wasserzersetzungsapparates ist der Elektrolyseur. Was ist der entscheidende Unterschied zwischen beiden Geräten?
- In welchem Volumen- und Druckverhältnis stehen die beiden Gase? Begründe.
- Ermittle das Massenverhältnis der beiden Elektrolyseprodukte.
- Berechne mit Hilfe der FARADAY-Gesetze die Mindestspannung, die erforderlich ist, um den Elektrolysevorgang zu starten. FARADAY-Konstante: F = 96.485 As/mol
Alle Einsendungen müssen eine vollständige Beschreibung des Lösungsweges enthalten und jeweils zum Ende des Monats beim Förderverein der Schule eingereicht werden: foerderverein-wog(at)web.de. Der Preis für die beste Lösung ist ein Truck mit Brennstoffzelle.