Vom Redoxpaar zum Korrosionsschutz - Einführung in Redoxgleichgewichte

Vom Redoxpaar zum Korrosionsschutz

Gymnasium

Chemie

11. | 12. | 13. Klasse

5 - 10 Unterrichtsstunden

Beschreibung

Diese Unterrichtseinheit führt systematisch in Redoxgleichgewichte der Oberstufe ein und verbindet Grundlagen mit praxistauglichen Experimenten. Nach einer kompakten Wiederholung zu Oxidation/Reduktion, Oxidationszahlen und Spannungsreihe werden Redoxpaare, Halbzellen und das Daniell-Element genutzt, um den Begriff des Redoxgleichgewichts sowie Gleichgewichtsverschiebungen anschaulich zu entwickeln. Darauf aufbauend wird die Nernst-Gleichung plausibel hergeleitet und in Konzentrationsketten angewendet. Die Versuche sind bewusst mit einfachsten Mitteln realisierbar und werden durch klare Arbeitsaufträge, Übungsaufgaben und ausführliche Lösungen zur Selbstkontrolle ergänzt. So bereitet das Material zielgerichtet auf Kursklausuren und das Abitur vor.
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# Redoxreaktion
# Batterie
# Akkumulator
# Elektrolyse
# Gleichgewicht
# Gleichgewichtsverteilung
# mathematische Überlegungen
# biologische Beispiele

Kompetenzen

Klassenstufe:11/12/13
Dauer:10 Unterrichtsstunden (Minimalplan: 5 Unterrichtsstunden)
Kompetenzen:1. Erkenntnisgewinnungskompetenz; 2. Kommunikationskompetenz; 3. Bewertungskompetenz
Inhalt:Redoxreaktion, Gleichgewichte und Gleichgewichtsverschiebungen, Anwendung mathematischer Überlegungen, Batterien, Akkumulatoren, biologische Beispiele, Elektrolyse

Inhaltsangabe

Vorbemerkung

1./2. Stunde

Thema:Wiederholung & Diagnose: Grundlagen zu Oxidation/Reduktion, Oxidationszahlen, Spannungsreihe
M 1Redoxreaktionen – wiederholende Zusammenfassung
M 2Lernstandsanalyse

3.–6. Stunde

Thema:Aufbauwissen: Redoxpaare, Daniell-Element, Gleichgewichtsverschiebung im galvanischen Element.
M 3Redoxpaare – Halbzellen und Galvanische Elemente
M 4Das Daniell-Element
M 5Versuche zur Gleichgewichtsverschiebung im Galvanischen Element
Dauer:Vorbereitung: 20 min, Durchführung: 30 min
Chemikalien:
  • Kupfer(II)-sulfat-Lösung (c = 1 mol/l)
  • Zinksulfat-Lösungen (c = 1 mol/l, c = 0,1 mol/l, c = 0,01 mol/l, c = 0,001 mol/l)
Geräte:
  • 5 Bechergläser (100 ml)
  • 4 Ionenbrücken (alternativ kann man sehr gut Papiertaschentücher verwenden, die man aufgerollt und in einer Ammoniumnitrat- oder Kaliumnitrat-Lösung getränkt hat)
  • Voltmeter
  • Kabel und Klemmen
  • Schutzbrille, Laborkittel pro Person

7.–9. Stunde

Thema:Vertiefung & Mathematisierung: Nernst-Gleichung, pH-Abhängigkeit, Löslichkeitsprodukt.
M 6Die Nernst’sche Gleichung – plausibel hergeleitet
M 7pH-Abhängigkeit von Redoxpotenzialen
M 8Versuch zur Bestimmung des Löslichkeitsprodukts von Silberchlorid
Dauer:Vorbereitung: 15 min, Durchführung: 25 min
Chemikalien:
  • Silbernitrat (c = 0,1 mol/l)
  • dest. Wasser
  • Salzsäure (c = 1 mol/l)
Geräte:
  • 2 Bechergläser (100 ml)
  • Ionenbrücke (alternativ kann man sehr gut Papiertaschentücher verwenden, die man aufgerollt und in einer Ammoniumnitrat- oder Kaliumnitrat-Lösung getränkt hat)
  • Voltmeter
  • 2 Silberelektroden oder 2 gereinigte Silberblechstreifen und Krokodilklemmen
  • Schutzbrille, Laborkittel pro Person

10. Stunde

Thema:Anwendung: Korrosion, Korrosionsschutz
M 9Korrosion und Korrosionsschutz
Dauer:Versuch 1: Vorbereitung: 15 min, Durchführung: 20 minVersuch 2: Vorbereitung: 5 min, Durchführung: 15 min
Chemikalien:
  • Zinkblech
  • Kupferblech
  • Aluminiumfolie
  • Kochsalz
  • Angelaufenes Silber
Geräte:
  • Becherglas (150 ml)
  • Kabel
  • Krokodilklemmen
  • Kunststoffschüssel
  • Schutzbrille, Laborkittel pro Person

Minimalplan

Die Zeit ist knapp? Dann planen Sie die Unterrichtseinheit für fünf Stunden mit den folgenden Materialien und kürzen Sie den Versuch in M 5 so, dass nur ein Konzentrationsbesipiel von den Lernenden selbst durchgeführt wird.

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