Electrochemistry Experiments — Harnessing Electron Flow

9 Experimente

Electrochemistry experiments demonstrate the interconversion of chemical and electrical energy. Students build galvanic cells from different metals, measure cell voltages, perform electrolysis, and explore Faraday's laws. These experiments connect abstract thermodynamic concepts to tangible observations — lighting a bulb with a lemon battery or copper-plating a key.

Learning Objectives

Understand half-cell reactions, calculate standard cell potentials using electrode potential tables, verify Faraday's laws (mass deposited proportional to charge passed), and explore factors affecting cell voltage including concentration, temperature, and electrode surface area.

Key Techniques

Construct a Daniell cell using zinc and copper electrodes in their respective sulfate solutions connected by a salt bridge. Measure open-circuit voltage with a high-impedance voltmeter. For electrolysis, weigh electrodes before and after to verify Faraday's laws. Use a potentiostat for precise voltage control in advanced experiments.

Equipment Overview

Required: metal electrodes (Zn, Cu, Fe, Mg), electrolyte solutions, salt bridges (KNO3 in agar), voltmeter, ammeter, DC power supply for electrolysis, analytical balance (0.001 g). Advanced: potentiostat, reference electrodes (Ag/AgCl, SCE).

Aufbau der Daniell-Zelle

Bau einer klassischen Zink-Kupfer-Galvanzelle

Eine Daniell-Zelle aufbauen, um das Standardzellpotenzial zu messen und die elektrochemischen Reaktionen an jeder Elektrode zu beobachten.

Intermediate (High School) · 45 min · 8 Schritte

Elektrolyse von Kupfersulfat

Quantitative Elektrolyse mit Kupferelektroden

Eine quantitative Elektrolyse einer Kupfersulfatlösung mit Kupferelektroden durchführen und das erste Faraday'sche Gesetz der Elektrolyse bestätigen.

Intermediate (High School) · 50 min · 7 Schritte

Elektrolyse von Wasser

Zerlegung von Wasser in Wasserstoff- und Sauerstoffgas

Wasser durch Elektrolyse in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegen und das durch die Stöchiometrie vorhergesagte Volumenverhältnis 2:1 bestätigen.

Intermediate (High School) · 40 min · 7 Schritte

Galvanisierung mit Kupfer

Abscheidung einer dünnen Kupferschicht auf einem Metallobjekt

Einen Metallschlüssel oder eine Münze galvanisch mit Kupfer beschichten und dabei den industriellen Prozess der Galvanisierung sowie die Faraday'schen Gesetze …

Intermediate (High School) · 60 min · 8 Schritte

Konzentrationselement

Spannungserzeugung durch Konzentrationsunterschiede

Ein Konzentrationselement aus Kupferhalbzellen unterschiedlicher Konzentration aufbauen und die Vorhersage der Nernst-Gleichung für das Zellpotenzial überprüfen.

Advanced (University) · 45 min · 7 Schritte

Messung des galvanischen Zellpotenzials

Messung der EMK verschiedener Halbzellkombinationen

Die elektromotorische Kraft (EMK) mehrerer Galvanzellen-Kombinationen messen und mit Standardreduktionspotenzialwerten vergleichen.

Advanced (University) · 60 min · 8 Schritte

Methoden zum Rostschutz

Vergleich von Verzinkung, Ölanstrich und Opferanoden

Verschiedene Rostschutzmethoden vergleichen und verstehen, wie galvanischer Schutz (Opferanoden) elektrochemisch funktioniert.

Beginner (Middle School) · 30 min · 7 Schritte

Verifikation der Aktivitätsreihe

Prüfung der Metallreaktivität durch Verdrängungsreaktionen

Die elektrochemische Aktivitätsreihe überprüfen, indem getestet wird, ob Metalle andere Metalle aus einer Lösung verdrängen können.