Einordnung
Diese Abituraufgabe von 2021 kreist vor allem um das Thema Elektrochemie, vor allem werden galvanische Elemente behandelt. In der LK-Version sind auch Kenntnisse der Redoxchemie gefragt.
Zur Aufgabenstellung
In dieser Abituraufgabe aus dem Bereich der Elektrochemie geht es um das galvanische Element, das im Jahre 1839 von William Grove entwickelt wurde, das sogenannte Grove-Element.
Auf dieser Lexikon-Seite finden Sie weitere Informationen zum Grove-Element. Auch die chemischen Vorgänge, die in dieser Abituraufgabe abgefragt werden, werden auf der Lexikon-Seite erläutert.
Für die Lösung dieser Aufgabe benötigt man Grundwissen aus dem Bereich galvanische Elemente. Man sollte das Donator-Akzeptor-Prinzip kennen und auf das galv. Element anwenden können. Die elektrochemischen Prozesse, die an den Elektroden eines solchen Elementes ablaufen, sollte man mit Hilfe von Reaktionsgleichungen erläutern können. Natürlich sollte man auch in der Lage sein, die Spannung eines galvanischen Elementes zu berechnen.
In der ersten Teilaufgabe muss auch die in dem im Material beschriebenen Versuch geflossene Ladungsmenge Q berechnet werden. Das Faradaysche Gesetz, das man dazu benötigt, wird in dem Material kurz definiert (aber nicht erläutert).
In der zweiten Teilaufgabe geht es um die elektrochemischen Prozesse an den Elektroden des Elementes, und in der dritten Teilaufgabe soll überprüft werden, inwieweit sich das Grove-Element überhaupt für den praktischen Einsatz eignet. Dafür müssen auch die Umwelteigenschaften und die Störanfälligkeit beurteilt werden.
LK-Version
Die LK-Version ähnelt der oben dargestellten GK-Version, allerdings wird neben dem Grove-Element das Bunsen-Element behandelt, das eine Weiterentwicklung des Grove-Elements ist.
Während in der GK-Version nur ein einfacher Versuch sowie ein Modellexperiment in den Materialien zu finden ist, wird das Material für den LK um einen zweiten Versuch ergänzt, der etwas komplexer ist.
Als Elektrolyt wird eine Kaliumdichromat-Lösung verwendet, die mit Schwefelsäure angesäuert und außerdem mit Chrom(III)-Ionen versetzt ist. In einer alternativen Version dieses Versuchs wird die Schwefelsäure durch Bromwasserstoffsäure ersetzt. Hier färbt sich die Lösung dann braun, und es ist ein Bromgeruch wahrnehmbar. In der Teilaufgabe 2 und 3 sollen dann die Beobachtungen dieses zweiten Versuchs (mit Schwefelsäure / mit Bromwasserstoffsäure) erklärt werden.