scrivere la reazione che avviene spontaneamente nella pila. Determinare inoltre la f.e.m. della pila a 25 C

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1 Una barra di Ni, immersa in una soluzione di Ni ++ a concentrazione 1x1-3 M viene accoppiata ad un secondo semielemento in cui una lamina di Ag è immersa in una soluzione di ioni Ag + a concentrazione 8x1 - M. Sapendo che i valori di E valgono rispettivamente: E Ni+/Ni = -,5 V ; E Ag+/Ag =,799 V scrivere la reazione che avviene spontaneamente nella pila. Determinare inoltre la f.e.m. della pila a 5 C Calcolare la forza elettromotrice a 5 C della pila scrivendo la reazioni di ossidoriduzione globale per la seguente pila: Pt (H ) P H =.6 atm / HCl (.15 M) // CuSO 4 (.5 M) / Cu E (Cu + /Cu) =.34 V Una soluzione di acido cloridrico viene elettrolizzata imponendo una corrente costante di 19 ma per 3 ore. Al catodo della cella ha luogo la riduzione dell idrogeno. Scrivere la reazione che avviene al catodo e determinare quanti m 3 di idrogeno STP si ottengono. Una soluzione di CuSO 4 viene elettrolizzata imponendo una corrente costante di 5 ma. Al catodo della cella ha luogo la riduzione del rame e all anodo di sviluppa ossigeno secondo la reazione H O O + 4H + + 4e-. Determinare per quante ore deve essere protratta l elettrolisi per produrre 1 g di rame e quanti dm 3 (STP) di ossigeno si sviluppano all anodo.

2 Una barra di Ni, immersa in una soluzione di Ni ++ a concentrazione 1x1-3 M viene accoppiata ad un secondo semielemento in cui una lamina di Ag è immersa in una soluzione di ioni Ag + a concentrazione 8x1 - M. Sapendo che i valori di E valgono rispettivamente: E Ni+/Ni = -,5 V ; E Ag+/Ag =,799 V scrivere la reazione che avviene spontaneamente nella pila. Determinare inoltre la f.e.m. della pila a 5 C. Dal confronto tra potenziali standard di riduzione è possibile stabilire quale semielemento si ridurrà e quale si ossiderà. E Ag+/Ag =,799 V E Ag+/Ag =,799 V Quindi l argento si riduce e il nichel si ossida: Ag + + 1e- Ag Ni Ni + + e- riduzione ossidazione Per scrivere la ossidoriduzione è necessario bilanciare gli elettroni. Quindi si moltiplica per la semireazione dell argento: Ag + + e- Ag riduzione Ni Ni + + e- ossidazione Ag + + Ni Ni + + Ag ossidoriduzione Per calcolare la f.e.m. della pila a 5 C applichiamo la equazione di Nernst: E E ln Q ( E Ag / Ag E Ni * 98. [1*1 ] (.799 (.5)) ln *965 [8*1 ] [ Ni ] / Ni ) ln [ Ag ] 1.7 V

3 Calcolare la forza elettromotrice a 5 C della pila scrivendo la reazione di ossidoriduzione globale per la seguente pila: Pt (H ) P H =.6 atm / HCl (.15 M) // CuSO 4 (.5 M) / Cu E (Cu + /Cu) =.34 V Dal confronto tra potenziali standard di riduzione è possibile stabilire quale semielemento si ridurrà e quale si ossiderà. E Cu+/Cu =,34 V E H+/H =, V Quindi il rame si riduce e l idrogeno si ossida: Cu + + e- Cu H H + + e- Cu + +H H + + Cu riduzione ossidazione ossidoriduzione Per calcolare la f.e.m. della pila a 5 C applichiamo la equazione di Nernst: E E ln Q ( E Cu / Cu E H / H ) 8.31* 98. [.15] (.34 (.)) ln.364 V *965 [.5]*.6 [ H ] ln [ Cu ] PH

4 Una soluzione di acido cloridrico viene elettrolizzata imponendo una corrente costante di 19 ma per 3 ore. Al catodo della cella ha luogo la riduzione dell idrogeno. Scrivere la reazione che avviene al catodo e determinare quanti m 3 di idrogeno STP si ottengono. Al catodo si ha lareazione di riduzione dell idrogeno: H + + e- H La quantità di carica fornita durante l elettrolisi è pari a: Q=I(A)*t(s) = 1.9 A * 3*36 = 5 C Per produrre una mole di idrogeno gassoso occorrono due moli di elettorni che corispondono a una quantità di carica pari a F (*965 C), quinidi: Q 5 C n H. 16 mol F *965 C / mol Ora è possibile valutare il volume di idrogeno mediante l equazione di stato dei gas perfetti: VH nh P.16*.8* l.38*1 3 m

5 Una soluzione di CuSO 4 viene elettrolizzata imponendo una corrente costante di 5 ma. Al catodo della cella ha luogo la riduzione del rame e all anodo di sviluppa ossigeno secondo la reazione H O O + 4H + + 4e- Determinare per quante ore deve essere protratta l elettrolisi per produrre 1 g di rame e quanti dm 3 (STP) di ossigeno si sviluppano all anodo. Reazioni di cella: CATODO Cu + + e- Cu ANODO H O O + 4H + + 4e- Sappiamo che al catodo si producono 1 grammi di rame; mediante la legge di Faraday possiamo determinare la carica necessaria al processo: QPA Fg C mol g g Cu Q cu *965 / *1 cu 3374 F PACu 63.54g / mol Essendo nota la corrente imposta, possiamo determinare il tempo necessario: C Q 3374 C Q I * t t 115 s h I.5 A La quantità di carica che passa nella cella di elettrolisi è la stessa sia per l ossidazione che per la riduzione. Quinidi, essendo nota Q, posso determinare le moli di ossigeno ottenute all anodo e il volume (considerando che per ogni mole di O vengono cedute 4 moli di elettroni: Q 3374 C no.78*.8* no.78 mol VO 1.76 dm l 4F 4*965 C / mol P 1