Fachdidaktik Chemie II Redox-Reaktionen

Präsentation zum Thema: "Fachdidaktik Chemie II Redox-Reaktionen"—  Präsentation transkript:

1 Fachdidaktik Chemie II Redox-Reaktionen

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6 Kekulé und Mendelejew

7 Alternativer Einstieg in die Redox-Reaktionen:

8 Oxidation im engeren Sinn: Experimente

9 Oxidation im allgemeinen Sinn:
Eisen + Chlor Aluminium + Brom Eine Lösung von Kupfer(II)-chlorid und Silber Zinkpulver + Schwefel (siehe Anleitung v. Paul Käser)

10 Oxidation im allgemeinen Sinn:

11 Oxidieren?

12 Ox-idieren: Na· Na + Ochse  Na+ + Ochse- Fazit: Na wird ochsidiert

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17 Redox-Gleichungen formulieren
Tipps: Edukte in der Redox-Reihe markieren. Stets nach dem gleichen Schema verfahren. „Kochrezept“ Falls nicht mehr ganz frisch: Verhältnisformeln (Salze) repetieren! Die Prozesse selbst mit Skizzen erklären.

18 Das Aufstellen von Redox-Gleichungen
Die beiden Halbreaktionen aufstellen und zusammenzählen: Fe  Fe e- | ·2 Oxidation Cl e-  2 Cl- | ·3 Reduktion ____________________________________________________________________________________ 2 Fe + 3 Cl2  2 Fe Cl- Teilchengleichung 2 Fe + 3 Cl2  2 FeCl3 Stoffgleichung

19 Vorsicht! Im Salz hat es kein Metall! NaCl enthält KEIN Natrium!!!

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21 Frage: Macht diese Reihenfolge Sinn? Wieso?

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24 Oxidationsmittel / Reduktionsmittel
Oxidationsmittel: Oxidiert den Reaktionspartner, wird also selbst reduziert. Reduktionsmittel: Reduziert den Reaktionspartner, wird also selbst oxidiert.

25 Die Standard-Wasserstoff-Elektrode
Das Potential der Standard-H-Elektrode wurde per Definition gleich Null gesetzt. Die Standard-Reduktionspotentiale aller anderen Halbreaktionen beziehen sich also auf die Messung gegen die Standard-H-Elektrode. Macht das Sinn? Könnte man es besser machen? Was bespricht man davon?

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28 CH4 + 2 O2  CO2 + 2 H2O Oxidationszahlen
Sollen Oxidationszahlen tatsächlich so spät im Thema eingeführt werden? Sie sind doch unglaublich wichtig! Begründung für die Notwendigkeit von Oxidationszahlen: CH O2  CO H2O Vergleiche: Fe  Fe e-

29 Elektrolyse Experiment: Wechselstrom-Elektrolyse 

30 Frage: Bildet die Anode bei elektrochemischen Zellen den Plus- oder den Minuspol?

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32 Aluminium ist allgegenwärtig!

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35 Nitroglycerin (Glyceroltrinitrat)
flüssig alles Gase  ca. 3000fache Volumenvergrösserung! Detonationsgeschwindigkeit bis 8500 m/s

36 Nobelpreis

37 Plastiksprengstoffe

38 Hochofen

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40 Ohne Batterien und Akkus nichts los

41 Wie viel Energie steckt in einer Batterie?
ca. 10 kJ pro Batterie

42 Zum Vergleich:

43 ca. 10 kJ pro Batterie

44 Gespeicherte Energie einer Batterie
ca. 10 kJ pro Batterie ca. 750 kJ

45 Samsung Galaxy Note 7

46 Energiedichten: Stoff/System Energiedichte in MJ/kg 0,0643 Bleiakku
0,11

47 Energiedichten: Stoff/System Energiedichte in MJ/kg
Adenosintriphosphat (ATP) 0,0643 Bleiakku 0,11

48 Energiedichten: Stoff/System Energiedichte in MJ/kg
Adenosintriphosphat (ATP) 0,0643 Bleiakku 0,11 Kohle-Zink-Batterie 0,23 NiMH Akku 0,36 Alkaline-Zelle 0,45 Lithium Akku 0,54 Lithium Batterie 0,9 Zink-Luft Batterie 1,2 Wasserstoff (inklusive Hydridtank) ca. 1,19 Erdbeerjoghurt 4,3

49 Energiedichten: Stoff/System Energiedichte in MJ/kg
Adenosintriphosphat (ATP) 0,0643 Bleiakku 0,11 Kohle-Zink-Batterie 0,23 NiMH Akku 0,36 Alkaline-Zelle 0,45 Lithium Akku 0,54 Lithium Batterie 0,9 Zink-Luft Batterie 1,2 Wasserstoff (inklusive Hydridtank) ca. 1,19 Erdbeerjoghurt 4,3 Benzin 43

50 Energiedichten: Stoff/System Energiedichte in MJ/kg
Adenosintriphosphat (ATP) 0,0643 Bleiakku 0,11 Kohle-Zink-Batterie 0,23 NiMH Akku 0,36 Alkaline-Zelle 0,45 Lithium Akku 0,54 Lithium Batterie 0,9 Zink-Luft Batterie 1,2 Wasserstoff (inklusive Hydridtank) ca. 1,19 Erdbeerjoghurt 4,3 Benzin 43 Wasserstoff (ohne Tank) 119,9

51 Energiedichten: Stoff/System Energiedichte in MJ/kg
Adenosintriphosphat (ATP) 0,0643 Bleiakku 0,11 Kohle-Zink-Batterie 0,23 NiMH Akku 0,36 Alkaline-Zelle 0,45 Lithium Akku 0,54 Lithium Batterie 0,9 Zink-Luft Batterie 1,2 Wasserstoff (inklusive Hydridtank) ca. 1,19 Erdbeerjoghurt 4,3 Benzin 43 Wasserstoff (ohne Tank) 119,9 Kernspaltung U-235 Kernfusion (H) Masse zu Energie

52 Aufgabe Ein Akkumulator ist im Prinzip ähnlich aufgebaut wie eine Batterie. Suchen Sie mithilfe der Redox-Reihe nach einer Möglichkeit, nur mit einer einzigen Metall-Sorte eine Batterie zu konstruieren. Das heisst, es muss also eine Oxidation und eine Reduktion möglich sein!

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55 Bleiakku: Entladen

56 Bleiakku: Aufladen

57 Effiziente Nutzung von Energie

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