Pole, Zelldiagramme, Salzbrücken und Massenbilanzen — zehn Übungen rund um die galvanische Zelle.
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Übungsaufgaben
Zehn Übungen von AFB I bis AFB III — jede gibt dir sofort Rückmeldung, bei Schwierigkeiten helfen zwei gestufte Tipps.
A1
Stimmt das?
AFB I
Entscheiden Sie, ob die Aussage zur galvanischen Zelle zutrifft.
Fünf Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann startest du die Serie mit „Neue Runde“ neu.
Aussage 1 von 5
Elektronen im Draht, Ionen in Lösung und Brücke — dieser Unterschied trägt die ganze Zelle.
Ansatz: Was leitet die Salzbrücke?
Weiter: Welche Elektrode gibt Elektronen ab?
A2
Nickel-Silber-Zelle: Minus oder Plus?
AFB I
Eine Zelle besteht aus einer Nickel- (NiSO₄) und einer Silberhalbzelle (AgNO₃). Ordnen Sie jede Angabe dem richtigen Pol zu.
Ziehe jede Karte in den passenden Korb — oder wähle sie mit Enter aus und drücke dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1Minuspol (Anode)
2Pluspol (Kathode)
Nickel ist unedler als Silber und gibt Elektronen ab. Anionen wandern zur Anodenseite, weil dort durch Ni²⁺ positive Ladung hinzukommt.
Ansatz: Welches Metall ist unedler?
Weiter: Wo entstehen zusätzliche Kationen, die ausgeglichen werden müssen?
A3
Aufbau in Worten
AFB I
Beschreiben Sie den Aufbau einer galvanischen Zelle mit den passenden Fachbegriffen.
Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt) — mit Tab und Enter geht es genauso. Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.
Eine galvanische Zelle besteht aus zwei , die über einen für Elektronen und über eine für Ionen verbunden sind. Die Elektronen fließen vom zum Metall. Das hochohmige Messgerät zeigt die .
Die Elektronen fließen von der Halbzelle des stärkeren Donators (unedel) zur Halbzelle des Akzeptors (edel); ein Katalysator kommt im Aufbau nicht vor.
Ansatz: Welche zwei Leiter braucht der Stromkreis?
Weiter: Elektronen fließen vom stärkeren Donator weg.
A4
Zelldiagramm Eisen | Silber
AFB II
Stellen Sie das Zelldiagramm einer galvanischen Zelle aus einer Eisen(II)- und einer Silberhalbzelle auf.
Setze den Bauplan von links nach rechts zusammen. Ein Klick legt den Baustein auf den nächsten freien Platz, ein Klick im Bauplan legt ihn zurück. Enter funktioniert genauso.
Links steht die Anode (Eisen, unedler), rechts die Kathode. „|“ trennt Phasen, „‖“ steht für die Salzbrücke; ein Reaktionspfeil gehört nicht ins Zelldiagramm.
Ansatz: Welche Halbzelle ist die Anode?
Weiter: Reihenfolge: Metall | Ion ‖ Ion | Metall.
A5
Massenbilanz
AFB II
In einer Nickel-Silber-Zelle nimmt die Masse der Nickelelektrode um 0,295 g ab (\(M(\ce{Ni}) = 58{,}69\), \(M(\ce{Ag}) = 107{,}87\,\text{g/mol}\)). Berechnen Sie die Massenzunahme der Silberelektrode.
Rechne selbst und trage das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.
Ermitteln Sie zu jedem Zelldiagramm die ausgeglichene Gesamtgleichung. Nutzen Sie das Ausgleichen der Elektronen aus 4.1.2.
Klicke links einen Eintrag an und dann rechts den passenden — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
Die abgegebenen und aufgenommenen Elektronen müssen gleich sein: Bei 3 und 2 Elektronen ist das kleinste gemeinsame Vielfache 6. Platin dient nur als Elektronenleiter für das Paar Fe³⁺/Fe²⁺.
Ansatz: Ladungszahlen der Ionen vergleichen.
Weiter: kgV der Elektronenzahlen bilden.
A7
Der Weg der Ladung
AFB II
Stellen Sie dar, in welcher Reihenfolge die Vorgänge in einer Nickel-Silber-Zelle ablaufen, wenn der Stromkreis geschlossen wird.
Ziehe die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
1Ni-Atome geben an der Anode Elektronen ab.
2Die Elektronen fließen durch Draht und Messgerät zur Silberelektrode.
3Ag⁺-Ionen nehmen an der Kathode Elektronen auf.
4In der Nickel-Halbzelle entsteht ein Überschuss an Kationen, in der Silber-Halbzelle ein Überschuss an Anionen.
5Ionen der Salzbrücke gleichen die Ladungen aus: NO₃⁻ zur Nickel-, K⁺ zur Silberseite.
Der Ladungsausgleich in der Brücke folgt aus den Elektrodenvorgängen — ohne ihn würde die Ladungstrennung den Elektronenfluss sofort stoppen.
Ansatz: Beginne am Minuspol.
Weiter: Der Ionenausgleich ist die Folge, nicht die Ursache.
A8
Protokollcheck Magnesium | Blei
AFB III
Überprüfen Sie das Versuchsprotokoll und markieren Sie die falschen Zeilen.
In diesem Text stecken Fehler. Klicke genau die falschen Zeilen an — die richtigen musst du stehen lassen.
Pole, Leiter und Reaktionsrichtung hängen zusammen: Das unedlere Metall ist Minuspol, gibt Elektronen in den Draht und wird oxidiert.
Ansatz: Welches Metall ist der stärkere Elektronendonator?
Weiter: Drei Zeilen sind falsch.
A9
Trickaufgabe: Spannung oder nicht?
AFB III
Beurteilen Sie für jede Anordnung, ob ein hochohmiges Voltmeter eine Spannung ungleich null anzeigt.
Setze in jeder Zeile das passende Kreuz — hier ist es genau eins pro Zeile. Enter setzt und löscht.
Anordnung
Spannung ≠ 0
keine Spannung
Ag | AgNO₃ (0,1 mol/L) ‖ AgNO₃ (0,1 mol/L) | Ag
Ag | AgNO₃ (0,001 mol/L) ‖ AgNO₃ (1 mol/L) | Ag
Ni | NiSO₄ ‖ AgNO₃ | Ag, Glasstab statt Salzbrücke
Ni | NiSO₄ ‖ AgNO₃ | Ag, Filterpapier mit KNO₃-Lösung als Brücke
Zwei Nickelbleche im selben Becherglas mit NiSO₄-Lösung
Die Falle: Zwei gleiche Metalle liefern doch eine Spannung, wenn die Konzentrationen verschieden sind — die Doppelschichten unterscheiden sich (4.2.1).
Ansatz: Unterscheiden sich die beiden Doppelschichten?
Weiter: Ist der Stromkreis für Ionen geschlossen?
A10
Die falsche Salzbrücke
AFB III
Eine Schülerin ersetzt im Nickel-Silber-Element die KNO₃-Brücke durch eine mit KCl-Lösung getränkte Brücke. Begründen Sie, welche Aussagen zutreffen.
Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden und klicke dann auf „Prüfen“.
Der Brückenelektrolyt darf mit keiner Halbzelle reagieren. Sinkt c(Ag⁺), wird die Silberelektrode weniger positiv und die Spannung kleiner.
Ansatz: Welches Salz ist schwer löslich?
Weiter: Was bedeutet weniger Ag⁺ für die Doppelschicht am Silber?
