Chemie-Arbeitsblatt _ _ Klasse _ _ _ Name __________________________________________________________________Datum _ _ ._ _._ _

 

Die Taschenlampen-Batterie nach Leclanché

 
Eine einfache Taschenlampenbatterie nach Leclanché ¹ besteht aus einem ______________als _________-Pol und einem ____________________ als ______ -

Pol, der von einer feuchten Paste aus Mangan(IV)-oxid (Braunstein, Mangandioxid), Kohlepulver, Ammoniumchlorid und Stärke umgeben ist. Bei Stromfluss entstehen in

diesem ______________________ Element an den Elektroden in den Primärreaktionen folgende Stoffe: Zink(II)-Ionen Zn2+(aq), Mangan(III)-oxidhydrat [(MnO

(OH)] und Ammoniak NH3(g). In Sekundärreaktionen bilden sich Zink-Amminkomplexe [Zn(NH3)2]2+, die als schwerlösliches Diamminzink(II)chlorid ausfallen.

Bei fortgeschrittener Entladung der Zelle wird auch Zinkhydroxid gebildet, das zu Zinkoxid

weiterreagiert. Aufgrund der Sekundärreaktionen ist das Leclanché-Element nicht wieder

aufladbar.

Arbeitsaufträge:
1. Beschrifte
die angegebenen Punkte in der Skizze.

2. Welche Funktion haben die Substanzen Zink, Mangandioxid=Braunstein, Kohlepulver, Ammoniumchlorid und Stärke?

Zink: _________________________________________________________________

MnO2 :_______________________________________________________________

Kohlepulver: __________________________________________________________

Ammoniumchlorid NH4Cl: _______________________________________________

Stärke: _______________________________________________________________

3. Formuliere die Reaktionsgleichungen für die Elektrodenreaktionen!

Minus-Pol (Oxidation): __________________________________________________________________________________________________________

Plus-Pol (Reduktion:) ___________________________________________________________________________________________________________

Gesamtreaktion: ________________________________________________________________________________________________________________

4. Formuliere die Reaktionsgleichungen der beschriebenen Sekundärreaktionen.

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5. Warum neigen ältere, verbrauchte Batterien zum Auslaufen?

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6. Warum darf man ein solches Element nicht wieder aufladen?

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Der Franzose Georges Leclanche´¹ (1839-1882) entwickelte im Jahre 1867 die nach ihm benannte Batterie.
Lösungswörter:  Zinkbecher, Minus, Kohlestab, Plus, galvanischen,

 

 

Lösungen:

 
Lösungswörter in der Reihenfolge ihrer Verwendung:
Zinkbecher, Minus- , Kohlestab, Plus- , galvanischem,

Arbeitsaufträge:

2. Funktionen der Bestandteile:
Zink:
dient als Elektronendonator;
MnO2 = Mangandioxid dient als Elektronenakzeptor;
Kohlepulver:
erhöht die elektrische Leitfähigkeit
Ammoniumchlorid NH4Cl:
wird als Elektrolyt zugesetzt
Stärke:
dient als Verdickungsmittel

3. Formuliere die Reaktionsgleichungen für die Elektrodenreaktionen!

Minus-Pol:                                                      Zn(s)     ----->  Zn2+(aq)  +  2 e¯

Plus-Pol:                  2 MnO2(s)  +  2 H2O(l)   +  2 e¯     ---->  2 MnO(OH)(s)   +   2 OH¯(aq)

                                       2  NH4+(aq)   +    2 OH¯(aq)   ---->   2  NH3(g)    +   2 H2O(l) 

Gesamtreaktion: Zn(s)  +  2 MnO2(s)    +   2  NH4+(aq)  --->  Zn2+(aq)  +   2 MnO(OH)(s)   +   2  NH3(g) 

4. Reaktionsgleichungen Sekundärreaktionen:

Zn2+(aq)   +   2  NH3(g)   --->  [Zn(NH3)2]2+(aq)

[Zn(NH3)2]2+(aq)   +   2 Cl¯(aq)   ----->  [Zn(NH3)2]Cl2(s) : unlösliches Di-ammin-zink(II)-chlorid

Zn2+(aq)   +    2 OH¯(aq)   --->  Zn(OH)2(s), das im weiteren Verlauf Wasser abspaltet: Zn(OH)2(s)   ---->   ZnO(s)   +  H2O(l)

5. Auslaufneigung: Das im letzten Schritt gebildete Wasser kann nicht wieder chemisch verwendet werden und greift den Stahlmantel der Batterie an, bei Undichtigkeit infolge von Korrosion läuft die Batterie aus. Ohne Stahlmantel läuft die Batterie schon viel früher aus, weil der Zinkmantel undicht wird.

6. Nichtwiederaufladbarkeit:  Die Produkte, die in den Sekundärreaktionen gebildet werden, können durch eine Aufladung = Umkehrung des Prozesses = Elektrolyse nicht wieder zurückverwandelt werden. Bei der Aufladung des Leclanche´-Element würde die Elektrolyse von Wasser mit einer Wasserstoffgasentwicklung am Minus-Pol und Sauerstoffgasentwicklung am Plus-Pol ablaufen. Das entstehende Knallgasgemisch könnte dann zu einer Explosion führen.

 

update am 10.05.2014                                                                                                                                                                             zurück       zur Hauptseite