Chemie

Erstellt von
Stefan Wichmann
Ahaus, 2008



Unterrichtsreihe
Klasse 9
Kapitel II.3 Elektrochemie

- Experimentelle

Erarbeitung der Spannungsreihe und deren weitere

Zusammenhänge

Zeitrahmen: 18 Stunden

Inhaltsverzeichnis

1. Bewerbungsunterlagen
2. Stundenreihenplanung
3. Auszug aus dem schulinternen Lehrplan
4. Fachlicher Hintergrund
5. Arbeitsblätter zum fachlichen Hintergrund
6. Stationslauf Elektrochemie mit Lösungen
7. Fotos und Schülerkommentar zur Unterrichtseinheit

Quellen/Literatur

Fachlicher Hintergrund:

Gekürztes Skript aus Examensarbeit: Stefan Wichmann, Experimentelle Erarbeitung der Spannungsreihe - Eine

Überprüfung bekannter Experimentieranleitungen und Verbesserungsvorschläge, Grin Verlag (April 2008),

ISBN-13: 978-3638933728

Vertiefungssequenz im Rahmen eines Stationenlernens zur Anwendung und Vertiefung des fachlichen

Hintergrundes:

Stationen 1-7

Grafisch überarbeitete Version aus Unterricht Chemie 12, 2001 Nr. 66, Bernd Schäpers, Sendenhorst

Station 8: Brennstoffzelle: h-tec

www.h-tec.com

---

2. Stundenreihenplanung

Std. Thema

Ziel

Versuch / Methode / Medien

Hausarbeit

1.

Die Galvanische Zelle Aufbau von

Fachlicher Hintergrund

Vorbereitung des

galvanischen

(Skript S. 1-3)

Daniell Elements als

Zellen

LV: Versuch 1: Aufbau von

Versuchsprotokoll

Galvanischen Zellen

2.

Nachbau des Daniell

Nachbau des Daniell Elements

Erstellung eines

Elements

Versuch 2: Daniell Elements (Skript S. 2)

vollständigen

Versuchsprotokolls

3.

Wofür wird eine

Bedeutung der

Versuch 3: Bedeutung der Fritte

Vorbereitung

Trennschicht zwischen

Fritte / Membran

/ Membran in einer galvanischen Elektronenfluss

den Halbzellen

in einer

Zelle

Durcharbeit Skript S.

benötigt?

galvanischen

3-8

Zelle

4.

Visualisierung des

Erklärung der

Mittels des Beamers werden die

Übertragung Skizze

Elektronenflusses

Elektronen- und

Elektronen und

S. 7 ins Heft und

Ionenwanderung

Ionenwanderungen zunächst

kurze Erläuterung

vom Lehrer erklärt, dann von

den Schülern mehrfach

wiederholt S.7, (Skript S. 3-8)

5.

Redoxpotenziale

Verständnis für Oxidation = Elektronenabgabe und

Reduktion = Elektronenaufnahme

Schülerversuch: Skript S. 8

Reaktion von Eisen und Silber in einer Kupfersalz-

Lösung

(Skript S. 8-11)

6.

Experimentelle

Versuch 5: Die Spannungsreihe der Metalle

Versuchsprotokoll

Herleitung der

Der Schüler erhält das Arbeitsblatt und er soll mit erstellen

Spannungsreihe der

Hilfe der aufgeführten Geräte die Apparaturen

Metalle an

eigenständig aufbauen und später auch messen. Dies

ausgesuchten Metallen

dient der Herleitung der Spannungsreihe der Metalle.

und Metallsalzlösungen

7.

Die Spannungsreihe der Die Spannungsreihe der Metalle in Bezug auf den

Überprüfung der

Metalle

Oxidationsbegriff

vorherigen Versuche

(Skript S. 11-14)

anhand der

Spannungsreihe der

Metalle Skript S. 14

8.

Die Elektrolyse

Differenzierung der Elektrolysezelle zwischen der

Übertragung Skizze

galvanischen Zelle und deren chemischen Vorgänge

S.15 ins Heft mit

(Skript S.15-17)

kurzer Erkläuterung

der Elektronen und

Ionenwanderung

9.

Elektrolyse einer

Chemischen

Versuch 6: Elektrolyse einer

Versuchsprotokoll

Zinkiodid-Lösung

Vorgänge bei der Zinkiodid-Lösung

Elektrolyse einer

Zinkiodid-

Lösung

10.

Vertiefungssequenz

Stationskarten

Jeweilige

-

Stationenlernen

Selbstständige Erarbeitung der Vertiefung und

Überprüfung der

17

Elektrochemie

Festigung des fachlichen Hintergrundes der

Ergebnisse mittels

I - VIII

Elektrochemie anhand des Stationenlernens

der Lösungsbögen

---

18

Abschlussklausur

.

3. Auszug aus dem schulinternen Lehrplan

Übersicht der Themen in Klasse 9

In Anlehnung an das Lehrbuch

Natur und Technik. Chemie.

Cornelsen Verlag, Berlin 1998

1. Elemente bilden Gruppen im Periodensystem

1.1 Die Alkalimetalle (1. Hauptgruppe im Periodensystem der Elemente)

1.2 Die Erdalkalimetalle (2. Hauptgruppe im Periodensystem der Elemente)

1.3 Die Halogene (7. Hauptgruppe im Periodensystem der Elemente)

1.4 Die Edelgase (8. Hauptgruppe im Periodensystem der Elemente)

2. Atombau und Periodensystem

2.1 Modellvorstellungen zum Atombau

· das Atommodell nach Dalton

· das Atommodell nach Rutherford

· das Atommodell nach Bohr

2.2 Der Atomaufbau erklärt das Periodensystem

· vom Atombau zum Reaktionsverhalten

· Isotope

2.3 Elektrochemie

·

Wertigkeit

·

Ionen

·

Elektrolyse

·

Batterien und Akkumulatoren

2.4 Chemische Bindungsarten

· die Elektronenpaarbindung

· die Ionenbindung

· die Metallbindung

3. Das Wassermolekül

3.1 Wasser als Dipolmolekül

3.2 Wasser als Lösemittel

Es folgt:

---

4. Fachlicher Hintergrund
5. Arbeitsblätter zum fachlichen Hintergrund

---

Seite: ___,

Name:

Versuch 1:

Datum:

__________

_________

Klasse: ___

Aufbau von Galvanischen Zellen

_

Sicherheitsvorkehrunge

n

Chemikalie

Schutzbrille tragen!

n

Geräte

Zink-Elektrode

ZnSO

Versuchs-

4 (1mol/l)

aufbau

(Zeichnung

bitte

ausführlich

CuSO4 (1mol/l)

Pb(NO3)2 (1mol/l)

beschriften)

Kupfer-Elektrode

Blei-Elektrode

Das Arbeitsblatt soll auf Folie gedruckt werden, da somit die Möglichkeit zur Projektion mit einem

Overheadprojektor gegeben wird.

Nachdem die Skizze auf Folie kopiert wurde und sie auf dem Overheadprojektor liegt, wird die

Petrischale direkt auf die Folie gesetzt und die Elektroden in die zugewiesenen Felder montiert. So

wird eine Vergrößerung um das zwanzigfache erreicht. Dieser Versuch ist also ein Lehrerversuch, bei

der die Lehrperson die Schüler jederzeit beobachten kann und bei Problemen der Schüler sofort

reagieren kann.

---

In Galvanischen Elementen laufen Redoxreaktionen freiwillig

Versuch 3:

ab. Um diese Prozesse z.B. als mobile Spannungsquellen nutzen

Bedeutung

zu können, benötigt man einen bestimmten Aufbau.

Vereinfachend lässt sich sagen, dass man

der Fritte

- 2 räumlich von einander getrennte, aber leitend

(Membran

verbundene Halbzellen braucht

- welche jeweils eine Metallelektrode und eine

im U-Rohr)

dazugehörige Salzlösung enthalten.

So kommt es zu einen geschlossen Stromkreis.

Zinkelektrode, Zinksulfat-Lösung,

Sicherheitsvorkehrungen

Kupferelektrode, Kupfersulfat-

Reizende, gesundheitsschädliche

Chemikalien

Lösung, Filterpapier,

und umweltgefährdende Stoffe!

Kaliumchlorid-Lösung

Schutzbrille aufsetzen!

Stativ, U-Rohr mit Fritte,

Geräte

Voltmeter, Kabel, Bechergläser,

Tiegelzange

U-Rohr

Bechergläser

Skizze

(bitte

ausführlich

beschriften)

Versuchs-

1. U-Rohr

durch-

Schaltet die beiden Redoxsysteme im U-Rohr gegeneinander und

führung

notiert die Spannung, sowie die chemischen Prozesse am Minus und

/ Aufgaben

Pluspol (siehe auch Skript, Kapitel 1-2; 1-3)

2. Bechergläser

Füllt je ein Becherglas mit einer der Salzlösungen und taucht die

entsprechenden Elektroden hinein. Tränkt anschließend das

Filterpapier mit Kaliumchlorid und verbindet nun beide Halbzellen.

Notiert die Spannung und gebt die chemischen Prozesse an dem

Minus/Pluspol wieder.

3. Was ist eine Ionenbrücke und warum ist ohne eine Ionenbrücke keine

Spannung messbar?

Beobachtung

Ergebnis /

Schluss-

folgerung

---