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Ethanol-Sauerstoff-Zelle: Prüfungsvorbereitung

Frage: Ethanol-Sauerstoff-Zelle: Prüfungsvorbereitung
(17 Antworten)


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Hallo Leute,

da ich bald meine schriftliche ABI-Prüfung in Chemie habe, bin ich momentan fleißig am Lernen.
Doch einiges lässt sich mir nicht ganz erschließen.

Daher wäre ich über eure Hilfe sehr dankbar!

>> Was für Vorgänge genau laufen bei einer Ethanol/Sauerstoff-Zelle an der Anode und Kathode ab? <<

Genau genommen handelt es sich hierbei um eine Brennstoffzelle, wobei Ethanol als Brennstoff und Sauerstoff als Oxidationsmittel fungiert.

Die gesamte Reaktionsgleichung lautet:
C2H5OH + 3O2 --> 3H2O + 2CO2

>> Doch wie sind die Teilgleichungen dazu?
(also die Oxidation / Reduktion)<<

Mein Ansatz ist wie folgt:

1. Oxidationszahlen drüber schreiben, erkennen wer Elektronen aufnimmt (Reduktion) bzw. abgibt (Oxidation).

und dann komm ich auf:

Oxidation: C2H5OH --> 2CO2 + ... e^-

Reduktion: 3O2 + ... e^- --> 2CO2

Woher weiß ich, wie viele Elektronen aufgenommen bzw. abgegeben werden?

Liebe Grüße und besten Dank!
TigerLady
Frage von TigerLady (ehem. Mitglied) | am 01.05.2009 - 14:35

 
 Antwort von GAST | 01.05.2009 - 19:10
erkennst du an der änderung der oxidationszahl


wenn du vorher eine neutrales molekül hast und nachher eine theor. ladung von -IV (z.b.) beim sauerstoff, dann werden wohl 4e- übergegangen sein


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14		 Antwort von TigerLady (ehem. Mitglied) | 01.05.2009 - 19:19
Hey, dankeschön für die Antwort :) Aber ist da nicht auch noch irgendwas gewesen, dass man die Elektronen verdoppeln muss oder so? Weil vor dem CO2 - wie in dem Fall - eine 2 steht?

Sind die Teilgleichungen denn jetzt so richtig?

Oxidation: C2H5OH -> 2CO2 + 6e^-

(weil die Oxidationszahl sich doch von -2 auf +4 ändert und die Differenz davon ja 6 ist, oder?)

Reduktion: 3O2 + 2e^- -> 2CO2
(hier wäre die Differenz bei den Oxidationszahlen ja 2, stimmts?)

Aber wie sieht es mit den Zahlen vor dem Sauerstoff (3O2) und vor dem Kohlenstoffdioxid (2CO2) aus?

Bitte um Hilfe... :(
Danke im voraus!

 
 Antwort von GAST | 01.05.2009 - 19:28
wie kommst du denn auf -II?

bei der reduktion solltest du beachten, dass du 2 CO2 moleküle hast

außerdem hast du keinen ausgleich, was ladung und auch atome angeht


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14		 Antwort von TigerLady (ehem. Mitglied) | 01.05.2009 - 19:41
wenn ich die gesamte Reaktionsgleichung betrachte, habe ich doch folgende Oxidationszahlen:

C2H5OH + 3O2 --> 3H2O + 2CO2

bei "C2H5OH"

Ein Wasserstoff-Atom hat doch immer eine Ladung von +1 (insgesamt haben wir 6 WAsserstoffe, daher eine Ladung von +6).

Ein Sauerstoff-Atom hat doch eine Ladung von -2.

Um jetzt die Ladung vom Kohlenstoff heraus zu bekommen, muss man doch jetzt die restliche Ladung ermitteln, sprich:

6 - 2 = 4

Es fehlen also noch 4 negative Ladungen, die untergebracht werden müssten...

Da das Kohlenstoff-Atom aber zwei mal vorhanden ist, muss man die 4 durch 2 teilen (4:2 = 2) - So bin ich auf die negative Ladung von -II bei Kohlenstoff gekommen.

C2 = -II
H5 = +I
O = -II
H = +I

Ist das richtig so?


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14		 Antwort von TigerLady (ehem. Mitglied) | 01.05.2009 - 19:45
Wie müssten die Teilgleichungen denn nun richtig lauten? :(
Kann mir das vllt. irgendwer erklären? Ist wirklich sehr wichtig...

 
 Antwort von GAST | 01.05.2009 - 20:33
in dem fall ist das glaube ich nicht so einfach

die CH3 gruppe muss man ja als eins betrachten


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14		 Antwort von TigerLady (ehem. Mitglied) | 01.05.2009 - 20:36
Welche CH3-Gruppe? *verwirrt ist* =(
Wie müssten denn die Teilgleichungen letztlich heißen?

 
 Antwort von GAST | 01.05.2009 - 22:02
ethanol kannst du doch auch so schreiben:

CH3-CH2-OH

dann haben die beiden C-atome unterschiedliche oxzahlen

da kannst du nicht einfach die struktur von dem molekül übersehen und beiden C atomen die gleiche oxidationszahl zuschreiben.

und die anderen beiden punkte solltest du auch beim aufstellen der oxgleichung beachten:
-du hast 2 CO2 moleküle, also 2C atome jeweils mit oxzahl IV
-du kannst nicht einfach schreiben: A+B-->C+Ne-
dann würden ja bei einer chemischen reaktion ladungen entstehen (unter einigen voraussetzungen), schlecht möglich
-das H atome bei einer chemischen reaktion sich "in luft" oder besser gesagt in nichts auflösen, ist auch schlecht möglich

deshalb gleichst du die negativen ladungen aus (durch protonen), und wenn dann noch kein ausgleich an elementen da ist, gleichst du das auch noch aus (mit wasser)


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14		 Antwort von TigerLady (ehem. Mitglied) | 01.05.2009 - 22:24
mhm..ich bin hier am Verzweifeln^^

Ich hätte ja einfach gerne mal die Teilgleichungen, damit ich sehen kann, was du damit überhaupt meinst...
Ich bin gerade wirklich sehr verwirrt.

Selbst, wenn die C-Atome anders betrachtet werden müssten, man muss doch zunächst erst einmal von den Regeln der Oxidationszahlen ausgehen, oder nicht?

Und die besagen doch, dass Wasserstoff IMMER +1 und Sauerstoff -2 hat. Von daher bleiben doch keine anderen Möglichkeiten für die Oxidationszahl des Kohlenstoffatoms übrig^^

Angenommen, man würde es so machen, wie du beschreibst...
Wie würden - deiner Meinung nach - die Teilgleichungen denn lauten?^^
Vielleicht kann ich das dann besser nachvollziehen...

 
 Antwort von GAST | 01.05.2009 - 23:06
"Selbst, wenn die C-Atome anders betrachtet werden müssten, man muss doch zunächst erst einmal von den Regeln der Oxidationszahlen ausgehen, oder nicht?"

right

"Und die besagen doch, dass Wasserstoff IMMER +1 und Sauerstoff -2 hat."

no, aber lassen wir es trotzdem so stehen, weil es hier stimmt.

"Von daher bleiben doch keine anderen Möglichkeiten für die Oxidationszahl des "

ne

du kannst doch nicht allen C-atomen die gleiche oxidationszahl verpassen. geht bei solchen verbindungen nicht.

wie würdest du das dann bei einem hypothetischen C20H39OH machen?

"Angenommen, man würde es so machen, wie du beschreibst...
Wie würden - deiner Meinung nach - die Teilgleichungen denn lauten?^^"

etwa so:
Ox: C2H5OH + a*A ---> 2CO2 + b*B- + b*C+
Red: c*O2 + b*B- + b*C+ ---> d*H2O

du siehst b*B- und b*C+ spielen dann bei der gesamtraktion keine rolle.

bleibt nur noch C2H5OH+a*A+c*O2--->2CO2 +d*H2O

was wird dann wohl A sein?


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14		 Antwort von TigerLady (ehem. Mitglied) | 01.05.2009 - 23:13
Also die Gesamtgleichung habe ich ja schon :)

Die lautet:
C2H5OH + 3O2 --> 3H2O + 2CO2

Mein Problem sind die Teilgleichungen... ^^
bzw. die Anzahl der Elektronen in den Teilgleichungen... :)

Du meinst, die Protonen und Elektronen spielen in der Gesamtreaktion keine Rolle? oder was meinst du mit B- und C+ ?

Dass sich die Elektronen später streichen lassen, dass ist mir klar...

Aber wie sähen denn jetzt "ordnungsgemäß und für eine Klausur tauglich" die Teilgleichungen aus?

Es ging mir ja um die Anzahl der Elektronen IN den Teilreaktionen xD

Dankeschön schonmal... :)^^

 
 Antwort von GAST | 01.05.2009 - 23:22
"Also die Gesamtgleichung habe ich ja schon :)"

ist mir durchaus bewusst, sonst hätte ich den letzten teil nicht hingeschrieben.

aus der gesamtgleichung und meinem ansatz für die teilgleichungen kann man fast die kompletten teilgleichungen ableiten.
in der mathematik nennt man das dazugehörige verfahren übrigens koeffizientenvergleich

"oder was meinst du mit B- und C+ ?"

es ist deine aufgabe, das herauszufinden

"Aber wie sähen denn jetzt "ordnungsgemäß und für eine Klausur tauglich" die Teilgleichungen aus?"

ebenfalls deine aufgabe

weißt ja, dass die elektronen entsprechend der änderung der oxidationszahl herübergehen.
dabei ist zu beachten, dass man 2 C-atome bzw. 2c O-atome hat


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14		 Antwort von TigerLady (ehem. Mitglied) | 03.05.2009 - 16:56
was meinst du denn damit:
"bleibt nur noch C2H5OH+a*A+c*O2--->2CO2 +d*H2O" ?

ist das deine Reduktion/Oxidation?
sieht irgendwie nach einer verschlüsselten Gesamtgleichung aus...

Mhm, habe mir deine Nachrichten nochmal durchgelesen, aber blicke da nicht durch - die Buchstaben scheinen mich nur noch mehr zu verwirren.

Morgen steht meine Prüfung schon an. Werde mich auf den Rest erstmal konzentrieren.

Wäre toll, wenn mir doch noch jemand die Teilgleichungen (Oxidation/Reduktion) nennen könnte....

Liebe Grüße,
TigerLady

 
 Antwort von GAST | 03.05.2009 - 19:35
"sieht irgendwie nach einer verschlüsselten Gesamtgleichung aus..."

richtig, eine redoxreaktion mit paar unbekannten

die gleichungen kann ich dir nicht nennen, aber ich habe noch ein tipp für dich:
du hast "C2H5OH+a*A+c*O2--->2CO2 +d*H2O" und weißt, dass es dasselbe wie "C2H5OH + 3O2 --> 3H2O + 2CO2"

auf der basis kannst du doch die "buchstaben" ganz leicht herausfinden

dann bleibt nur noch eine aufgabe übrig:
wie viel e- werden übertragen bei oxidation bzw. reduktion.

und dazu - wie ich schon sagte - schaust du dir die oxidationszahlen vom O auf der edukt seite und vom O auf der produktseite an

das multipliziert mit dem vorfaktor und auch diese aufgabe ist gelöst


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14		 Antwort von TigerLady (ehem. Mitglied) | 03.05.2009 - 20:18
ja, aber dann habe ich doch die gesamtgleichung raus? oO ich brauch doch ZWEI einzelne Teilgleichungen^^ mhmm..ich versteh es einfach nicht.

dein c*O2 = 3O2,
dein d*H2O = 3*H2O
und dein a*A = wird die Anzahl der e- sein...


Oxidationszahl vom O der Edukte: -II
Oxidationzahl vom O der Produkte: -II

?

total verwirrt bin.
Was soll das ganze bringen, wenn ich doch ZWEI teilgleichungen haben möchte? *lieb frag*

das sich bei der Oxidation die Oxidationszahl erhöht und bei einer Reduktion die Oxidationszahl verringert, weiß ich - aber das hatte ich ja auch schon zu Beginn geschrieben gehabt...^^

Liebe Grüße,
hoffe auf eine Antwort...
TigerLady

 
 Antwort von GAST | 03.05.2009 - 21:12
"Oxidationszahl vom O der Edukte: -II
Oxidationzahl vom O der Produkte: -II"

eben nicht, schau dir das dazu an:

"Red: c*O2 + b*B- + b*C+ ---> d*H2O"

"und dein a*A = wird die Anzahl der e- sein..."

ne, das ist absolut unmöglich.
warum habe ich schon mal genannt: dann hätten wir auf einer seite die ladung 0 und auf der anderen die ladung a*e-

"dein c*O2 = 3O2,
dein d*H2O = 3*H2O"

und was folgt daraus?


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14		 Antwort von TigerLady (ehem. Mitglied) | 03.05.2009 - 21:20
vom O aus 3O2 ist die Oxidationszahl: +/- 0
vom O aus H2O ist die Oxidationszahl: -II

d.h., dass 2 Elektronen übergehen...
und durch die 3 davor? vllt. 3*2 = also insgesamt 6 Elektronen?

Red: c*O2 + b*B- + b*C+ ---> d*H2O"

vielleicht so?
=> Red: 3O2 + 6e- + 6H+? --> 3 H2O

Morgen ist es schon so weit :(
Meine schriftliche ABI-Prüfung...

Liebe Grüße,
TigerLady

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