AG6 H17 electrochemische cellen, de brandstofcel

• Scheikunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 5

Toepassing van redoxreacties

Deze les

Opfrissen dat bij een elektrochemische cel een redoxreactie optreedt waarbij elektronen via externe verbindingen worden overgedragen

Leerdoelen

1. Je kunt een elektrochemische cel schematisch weergeven in een tekening. 
2. Je kunt de begrippen halfcel, zoutbrug, membraan, elektrolyt en stroomkring gebruiken en uitleggen. 
3. Je kunt de reactievergelijkingen die aan de elektroden plaatsvinden opstellen en aangeven wat de positieve en negatieve elektrode is. 
4. Je kunt aangeven wat een onaantastbare elektrode is. 
5. Je kunt aangeven in welke richting ionen verplaatsen door de zoutbrug

Deze voorkennis is nodig:

1. Je kunt uitleggen dat stroomgeleiding in een zoutoplossing d.m.v. vrije ionen plaatsvindt. 
2. Je kunt uitleggen dat stroomgeleiding in een metaaldraad d.m.v. vrije elektronen plaatsvindt. 
3. Je kunt  redoxreacties opstellen en kloppend maken.  

Thuispracticum (vrijwillig)

1. Pak een vrucht (citroen, sinaasappel, appel, aardappel...), een glanzende koperen munt (5 cent) en verzinkte schroef/spijker.
2. Maak de munt en de spijker schoon onder de kraan.
3. Doe de munt zover in de vrucht dat hij nog een beetje uitsteekt.
4. Prik de spijker vlak naast de munt.
5. Hou je tong tegelijk tegen de munt en de spijker (en maak een foto :P)

• vraag 1: Wat gebeurt er?    vraag 2: Hoe denk je dat dit komt?

Zelf een "citroen"cel maken

Even opfrissen?

Als je niet meer precies weet hoe een elektrochemische cel is opgebouwd, hoe je erachter komt welke reactie verloopt en hoe de elektronenstroom loopt, bekijk dan het volgende filmpje.

Naar welke kant en via wat, bewegen elektronen in een elektrochemische cel?

1. via de zoutbrug van reductor naar oxidator
2. via de stroomdraad van reductor naar oxidator
3. ik heb meer gegevens nodig
4. via de stroomdraad van oxidator naar reductor

opgave: Sedimentbrandstofcel

Sedimentbrandstofcellen zijn elektrochemische cellen op de zeebodem. Ze maken gebruik van verschillen in concentraties van stoffen in de zeebodem. Ze voorzien apparaatjes van stroom, zoals meetapparatuur in internationale wateren. Een sediment-brandstofcel bestaat uit twee met het meetapparaat verbonden elektroden. Eén elektrode bevindt zich in de bovenste laag van het sediment, de andere iets dieper. Aan de bovenste elektrode reageert zuurstof met water als oxidator. Aan de onderste elektrode reageert waterstofsulfide in de bodem tot vast zwavel en H⁺.

Wat is de juiste halfreactie voor de omzetting van zuurstof in water aan de bovenste elektrode?

1. O​2​​+4e​−​​→2O​2−​​
2. O​2​​+2H​2​​O+4e​−​​→4OH​−​​
3. O​2​​+4H​+​​+4e​−​​→2H​2​​O
4. O​2​​+H​2​​O→O​3​​+2H​+​​+2e​−​​

Geef de halfreactie van waterstofsulfide aan de onderste elektrode (gebruik Binas).

Geef de totaalvergelijking van deze sedimentbrandstofcel.

Welke elektrode is de positieve elektrode van deze sedimentbrandstofcel?

1. de bovenste is de positieve (+), want hier reageert zuurstof als oxidator
2. de bovenste is de positieve (+), want hier reageert zuurstof als reductor
3. de onderste is de positieve (+), want hier reageert H2S als oxidator
4. de onderste is de positieve (+), want hier reageert H2S als reductor

In welke richting bewegen de H+ ionen in de sedimentbrandstofcel?

1. van boven naar onder, want dat is de richting van de elektronen
2. van boven naar onder, want ze ontstaan bij de halfreactie van zuurstof
3. van onder naar boven, want dat is de richting van de elektronen
4. van onder naar boven, want ze ontstaan bij de halfreactie van H2S

Einde sedimentbrandstofcel

Heb je vragen over deze les? Stel ze hier.