Aufgabe 2 · Abitur NRW Chemie LK · Zink-Luft-Zellen – ein Oldtimer neu 2026

Begründen Sie die Notwendigkeit des Separators in der dargestellten Zink-Luft-Zelle (M 2).

Lösung: Durch den Separator erfolgt eine räumliche Trennung von Oxidation und Reduktion. Er verhindert eine direkte Reaktion (Kurzschluss), erlaubt aber den Ladungsausgleich, da er für Ionen durchlässig ist, sodass sich ein geschlossener Stromkreis ausbilden kann.

Ordnen Sie der schematischen Darstellung in Abbildung 1 die Begriffe Anode und Kathode zu (M 2).

Lösung: Anode: Zink-Elektrode; Kathode: Kohleelektrode

Begründung der Zuordnung von Anode und Kathode

Lösung: Anode ist die Zink-Elektrode, da hier die Oxidation (Elektronenabgabe) stattfindet. Kathode ist die Kohleelektrode mit Poren, da dort Sauerstoff reduziert wird (Elektronenaufnahme).

Teilgleichung Oxidation (Anode)

Lösung: $$\mathrm{Zn} + 4\,\mathrm{OH}^- \rightleftharpoons [\mathrm{Zn(OH)}_4]^{2-} + 2\,\mathrm{e}^-$$

Teilgleichung Reduktion (Kathode)

Lösung: $$\mathrm{O}_2 + 2\,\mathrm{H}_2\mathrm{O} + 4\,\mathrm{e}^- \rightleftharpoons 4\,\mathrm{OH}^-$$

Gesamtreaktionsgleichung

Lösung: $$2\,\mathrm{Zn} + 4\,\mathrm{OH}^- + \mathrm{O}_2 + 2\,\mathrm{H}_2\mathrm{O} \rightleftharpoons 2\,[\mathrm{Zn(OH)}_4]^{2-}$$