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Chemie

Wasser ist ein Oxid: zerlegen und bilden

Wasser ist die Verbindung von Wasserstoff und Sauerstoff. Man kann es zerlegen (Analyse) und aus den Gasen wieder bilden (Synthese). Die Reaktion ist umkehrbar.

  • ca. 11 Minuten
  • Klasse 7
  • Niveau: Standard

Das lernst du heute

  • Ich kann Wasser als Oxid beschreiben.
  • Ich kann Analyse und Synthese von Wasser erklären.
  • Ich kann Vor- und Nachteile von Wasserstoff als Energiespeicher nennen.

Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst diese Lektion: Stoff verändert oder neuer Stoff?

Wasser ist eine Verbindung aus Wasserstoff und Sauerstoff. Es ist das Oxid des Wasserstoffs. Man kann es mit elektrischem Strom zerlegen. Das nennt man Elektrolyse. Dabei wird etwas gelöster Stoff ins Wasser gegeben, damit es Strom leitet. An einer Elektrode steigt Wasserstoff auf, an der anderen Sauerstoff. Das Volumen von Wasserstoff ist doppelt so groß wie das von Sauerstoff, im Verhältnis 2 zu 1. Wasserstoff weist man mit der Knallgasprobe nach, Sauerstoff mit dem Glimmspan (Nur mit der Lehrkraft im Fachraum.). Das Schema lautet: Wasser → Wasserstoff + Sauerstoff. Es ist eine Analyse, und sie braucht Energie. Umgekehrt reagieren Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser: Wasserstoff + Sauerstoff → Wasser. Das ist die Synthese, und dabei wird Energie frei. Weil man die Reaktion in beide Richtungen führen kann, nennt man sie umkehrbar. Das wird für die Energieversorgung genutzt: Mit Strom aus Sonne oder Wind kann man Wasser zerlegen und den Wasserstoff speichern. Später kann man ihn wieder reagieren lassen und Energie gewinnen. Vorteile: Beim Reagieren entsteht nur Wasser. Nachteile: Es geht Energie verloren, und Speicherung und Transport sind aufwendig.

AnalyseSynthese
SchemaWasser → Wasserstoff + SauerstoffWasserstoff + Sauerstoff → Wasser
Energiewird zugeführt (Strom)wird frei
NachweisWasserstoff: Knall, Sauerstoff: GlimmspanWasser: Kupfersulfat wird blau

Die Elektrolyse auswerten

  1. Beobachtung: An einer Elektrode entstehen doppelt so viele Gasbläschen wie an der anderen.
  2. Das Gas mit dem größeren Volumen wird mit der Knallgasprobe geprüft: Wasserstoff.
  3. Das Gas mit dem kleineren Volumen entzündet einen Glimmspan: Sauerstoff.
  4. Ergebnis: Wasser besteht aus Wasserstoff und Sauerstoff im Volumenverhältnis 2 zu 1.

Ich verstehe das noch nicht

Such dir aus, was dir hilft.

Noch einfacher erklärt

Wasser kann man zerlegen.

Wasserstoff und Sauerstoff werden wieder Wasser.

Die Reaktion geht in beide Richtungen.

Ein Beispiel

Beispiel

Eine Batterie kann man laden und entladen. Ähnlich ist es mit Wasserstoff: Strom zerlegt Wasser, später liefert Wasserstoff wieder Energie.

Schritt für Schritt

Wir werten die Elektrolyse aus.

  1. Welche Gase entstehen?
  2. Welches Gas hat das doppelte Volumen?
  3. Mit welcher Probe weist man es nach?
  4. Schreibe das Schema.

Mit einem Bild erklärt

GasVolumenanteilNachweis
Wasserstoff2 TeileKnallgasprobe
Sauerstoff1 TeilGlimmspan

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Ausprobieren

Jetzt zusammen

Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.

Welches Gas entsteht bei der Elektrolyse in doppelter Menge?
Zeig mir den ersten Schritt

Welches Gas gehört zu den zwei Teilen?

Lösung ansehen

Lösung: Wasserstoff

Üben

Jetzt du

Jetzt probierst du es allein.

Bei der Elektrolyse entstehen 20 ml Sauerstoff. Wie viele ml Wasserstoff entstehen? Schreibe nur die Zahl.

Zeig mir den ersten Schritt

Wasserstoff hat das doppelte Volumen.

Lösung ansehen

Lösung: 40

20 · 2 = 40 ml.

Tipp: Behalte beim Rechnen: 2 Teile Wasserstoff auf 1 Teil Sauerstoff, dem Volumen nach. Bei den Massen ist das Verhältnis anders.

Merksatz: Wasser ist ein Oxid. Analyse und Synthese von Wasser sind umkehrbar. Volumen: Wasserstoff zu Sauerstoff wie 2 zu 1.

Typischer Fehler: Viele denken, Wasser sei ein Element. Es ist eine Verbindung aus zwei Elementen.

Prüfen

Mini-Quiz

4 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.

Frage 1 Wie weist man Wasserstoff nach?
Lösung ansehen

Lösung: Mit der Knallgasprobe

Frage 2 Aus 18 g Wasser entstehen 2 g Wasserstoff. Wie viele g Sauerstoff entstehen? Schreibe nur die Zahl.

Zeig mir den ersten Schritt

Die Gesamtmasse bleibt gleich.

Lösung ansehen

Lösung: 16

18 − 2 = 16 g.

Frage 3 Die Synthese von Wasser setzt Energie frei.
Lösung ansehen

Lösung: Stimmt

Frage 4 Was ist ein Nachteil von Wasserstoff als Energiespeicher?
Lösung ansehen

Lösung: Speicherung und Transport sind aufwendig.

Geschafft

Wasser lässt sich in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegen (Analyse) und aus ihnen bilden (Synthese). Die Reaktion ist umkehrbar. Wasserstoff kann Energie speichern, hat aber Nachteile.

Zum Schluss

Kannst du das schon?

Hake ab, was du schon kannst. Was noch fehlt, schaust du dir einfach noch einmal an.

Zum Ausdrucken

Übungsheft Luft und Wasser

Kurz erklärt, 45 Aufgaben in drei Stufen und alle Lösungen. Kostenlos.

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