8. Elektrolyse von Kochsalz-Lösung mit Anoden aus zwei Dosen-Metallen

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Abb. 8.1 - 8.3
Elektrolyse von Kochsalzlösung mit Aluminium-Anode (1) und Eisen-Anode (2 and 3)

Experiment 1 :
Salzwasser und 1 Tropfen Universal-Indikator-Lösung (UI) werden in der Vertiefung eines Blisters elektrolysiert.  Ein oben und unten abgeschmirgelter Streifen Dosen-Blech (Fe) dient als negative Elektrode (Kathode), der Dosen-Verschluss (Al) als positive Elektrode (Anode).
Eine starke Gasblasen-Entwicklung wird an der Fe-Kathode beobachtet. Die grüne Farbe des UI (neutral) schlägt nach violett um (basisch).
                      Reduktion:  4 H₂O(l)  + 4 e^- --> 2 H₂(g) + 4 OH^-(aq)
Die Gasblasen-Entwicklung an der Al-Anode ist schwächer. Die grüne Farbe des UI (neutral) schlägt nach rot um (sauer).
                     Oxidation:            2 H₂O(l)  --> O₂(g) + 4 H⁺(aq) + 4 e^-
                    RedoxReaktion:    2 H₂O(l)  --> 2 H₂ (g) +  O₂ (g)
Verifikation dieser Deutung:
Zum Abschluss der Elektrolyse werden die Flüssigkeiten in der Blister-Vertiefung  vermischt, und der UI  nimmt wieder seine grüne Farbe an. Das zeigt, dass äquivalente Mengen von Hydroxid- und Hydroxonium-Ionen bei der kathodischen Reduktion und der anodischen Oxidation entstanden  sind.
Die Hydroxid-Ionen um die Kathode werden also durch die Hydroxonium-Ionen um die Anode neutralisiert.

Experiment 2 (2 and 3)
In diesem Experiment werden die Elektroden vertauscht: Der oben und unten abgeschmirgelte Blech-Streifen (Fe) dient als positive Elektrode (Anode), der Verschluss (Al) als negative Elektrode (Anode). Beide Elektroden tauchen wieder in eine Vertiefung des Blisters mit Kochsalzlösung und 1 Tropfen UI.
An der Al-Kathode tritt wieder starke Gas-Entwicklung auf. Die grüne Farbe des UI (neutral) schlägt nach violett um (basisch).
                    Reduktion: 2 H₂O(l)  + 2 e^- -->  H₂(g) + 2 OH^-(aq)  
An der Fe-Anode gibt es keine Gasblasen, der UI bleibt grün.
                   Oxidation:                  Fe(s)  --> Fe²⁺(aq) + 2e-
            Redoxreaktion: 2 H₂O(l) + Fe(s) --> Fe²⁺(aq)  +  2 OH^-(aq) + H₂(g).
Verifikation dieser Deutung:
3: Die Elektrolyse wird ohne UI wiederholt. Dann vermischt man die Flüssigkeiten um Anode und Kathode. Es bildet sich eine grüne schleimige Trübung.
Die folgende Fällungs-Reaktion ist abgelaufen:    Fe²⁺(aq) + 2 OH^-(aq) --> Fe(OH)₂(s)
Durch Zutropfen von verdünnter Schwefelsäure verschwindet die Trübung:
                                              Fe(OH)₂(s) + 2 H⁺(aq) –Neutralisation-->  Fe²⁺(aq) + 2H₂O
Tropfen von KMnO₄ Lösung verlieren ihre Farbe und zeigen damit an, dass Fe²⁺ Ionen vorlagen:
        5 Fe²⁺(aq) + MnO₄^-(aq) +  8 H⁺(aq) ---direkte Redoxreaktion -->  5 Fe³⁺(aq) + Mn²⁺(aq) +  4 H₂O
Zum Nachweis der Eisen(III)-Ionen kommen 2 Tropfen der Lösung in je ein Blister.
Der einen Probe setzt man einen Tropfen Kaliumhexacyanoferrat(II)-Lösung zu: Ein blauer Niederschlag entsteht. Zu der anderen Probe kommt ein Tropfen Ammoniumthiocyanat-Lösung: Die Flüssigkeit färbt sich tief rot.