Practicum: Elektrolyse van water – NaSk2 Klas 2 VMBO-T

In dit practicum voor klas 2 VMBO-T splits je water door elektrolyse in waterstof (H₂) en zuurstof (O₂). Je toont de gassen aan en koppelt aan de reactievergelijking, het deeltjesmodel en de toepassing in waterstofbrandstofcellen.

Leerdoel

Na dit practicum kun je de elektrolyse van water beschrijven (2 H₂O → 2 H₂ + O₂), H₂ aantonen via de piepproef en O₂ via de gloeiende spaanproef, het begrip ontledingsreactie uitleggen (energieopname), en de toepassing van waterstof als energiedrager benoemen.

Cursusniveau en vakgebied

Niveau: VMBO-T klas 2 | Vak: NaSk2 | Domein: K/7 Basischemie | Elektrolyse, ontledingsreactie, H₂, O₂, piepproef, gloeiende spaanproef, brandstofcel

Benodigdheden

• Elektrolyseapparaat (Hofmann of eenvoudiger met reageerbuisjes en koolstofelektroden)
• Natriumsulfaat-oplossing (Na₂SO₂, 0,5 mol/L) als elektrolyt (betere geleiding dan puur water)
• Voeding (4–9 V DC)
• Aangestoken houtspaantje (gloeiend voor O₂-proef) en lucifer (voor H₂-piepproef)

Achtergrondinformatie

Elektrolyse: ontledingsreactie via elektrische stroom. Water wordt gesplitst: 2 H₂O → 2 H₂ ↑ + O₂ ↑ (energie nodig = endotherm). Bij de kathode (−): 2 H₂O + 2 e⁻ → H₂ + 2 OH⁻. Bij de anode (+): 2 H₂O → O₂ + 4 H⁺ + 4 e⁻. Volumeverhouding H₂ : O₂ = 2 : 1. Aantonen H₂: piepproef (knalgas). Aantonen O₂: gloeiende spaanproef (spaantje ontbrandt opnieuw). Brandstofcel: H₂ + ½ O₂ → H₂O + elektriciteit (omgekeerde elektrolyse).

Werkwijze

1. Vul het elektrolyseapparaat met Na₂SO₂-oplossing. Sluit aan op 6 V. Observeer de gasbubbels bij beide elektroden.
2. Laat de gassen ophopen in de buisjes boven de elektroden (≈5 min).
3. Sluit de voeding. Houd een gloeiend spaantje bij de buisbuis boven de anode. Wat zie je? (O₂-test)
4. Houd een brandende lucifer bij het buisje boven de kathode. Hoor je een piepende knal? (H₂-test)
5. Meet het volume H₂ en O₂. Bereken de verhouding.

Meettabel

Verwerkingsvragen

1. Balanceer de ontledingsreactie: H₂O → H₂ + O₂.
2. De volumeverhouding H₂ : O₂ is 2:1. Verklaar dit via de reactievergelijking.
3. Een waterstofbrandstofcel gebruikt H₂ als brandstof. Noem één voordeel en één nadeel van waterstof als brandstof voor auto’s.

Uitwerking

V1: 2 H₂O → 2 H₂ + O₂. Links: 4 H, 2 O. Rechts: 4 H, 2 O. ✓ Gebalanceerd.

V2: In de vergelijking 2 H₂O → 2 H₂ + O₂ worden 2 mol H₂ en 1 mol O₂ geproduceerd. Bij gelijke temperatuur en druk is de molverhouding = volumeverhouding (wet van Avogadro). Dus V(H₂) : V(O₂) = 2 : 1.

V3: Voordeel: waterstof verbrandt met O₂ tot alleen H₂O (water) → geen CO₂-uitstoot, schone brandstof voor het klimaat. Nadeel: waterstof is moeilijk op te slaan (moet worden vloeibaar gemaakt of onder hoge druk bewaard), waarvoor veel energie nodig is; ook moet de waterstof zelf worden geproduceerd (elektrolyse met groene stroom of uit aardgas met CO₂-uitstoot).

Benodigde laboratoriumapparatuur van Labvakhandel

Labvakhandel levert elektrolyseapparaten, Hofmann-voltameters en koolstofelektroden voor elektrolyse-praktika in het voortgezet scheikunde-onderwijs.

Bekijk het assortiment scheikunde artikelen Bekijk het assortiment natuurkunde artikelen of neem contact op voor advies.

Meer practicumopdrachten

Ontdek alle practica in de Labvakhandel kennisbank — voor biologie, scheikunde en natuurkunde.