Tracce esercizi con risultati e risoluzioni, sulle pile ed elettrolisi

Alcuni esercizi di elettrochimica (pile ed elettrolisi)

PILE

1) Una pila Daniell è costituita da una lamina di zinco immersa in 2 litri di soluzione 0.1M di solfato di zinco e da una lamina di rame immersa in 2 litri una soluzione 1M di solfato di rame. La pila eroga una corrente costante di 0,5 Ampere per 18 ore. Calcolare, al termine del funzionamento, le variazioni in massa degli elettrodi di zinco e rame e le concentrazioni di ione zinco e ione rame. I volumi all’anodo e al catodo rimangono costanti.

2) In una pila avviene la seguente redox: 2Al + 3 I₂ -> 2 Al³⁺ + 6 I^-

Sapendo che la pila eroga una corrente costante di 0,001 Ampere e che si sono consumati 13 milligrammi di alluminio all’anodo, calcolare il tempo di funzionamento della pila.

3) In una pila a bottone avviene la seguente redox: 2Ag + I₂ -> 2 AgI

Sapendo che la pila eroga una corrente costante di 0,001 Ampere e che si sono consumati 10 milligrammi di diodio, calcolare il tempo di funzionamento della pila.

4) In una pila a bottone avviene la seguente redox: Zn + Ag₂O -> ZnO + 2 Ag

Sapendo che la pila eroga una corrente costante di 0,001 Ampere e che si sono formati 12 milligrammi di ossido di zinco, calcolare il tempo di funzionamento della pila.

ELETTROLISI

1) Quanto piombo viene depositato da una soluzione acquosa di Pb(NO₃)₂ al passaggio della stessa quantità di corrente che libera 4,5 g di Cr da una soluzione di Cr(III)?

2) Per effettuare la cromatura di un metallo lo si fa funzionare come catodo in una cella elettrolitica. Calcolare l’intensità di corrente del processo elettrolitico necessaria al fine di depositare sul metallo 1,68 grammi di cromo elementare a partire da una soluzione acida di anidride cromica CrO₃, sapendo che il tempo di elettrolisi è di 6450 secondi.

Esercizio 13

Tre celle elettrolitiche contenenti soluzioni di ZnSO₄, AgNO₃ e CuCl₂, rispettivamente vengono collegate in serie. Facendo passare una corrente di 1,50 A attraverso di esse, al catodo della III cella si deposita 0,430 g di Cu. Calcolate per quanto tempo è passata la corrente e le quantità di Zn e Ag che si sono depositate contemporaneamente nelle altre celle.

14 min 27 sec, 0,441 g Zn, 1,46 g Cu

Calcolare il volume di ossigeno (misurato a 18 °C e 1 atm) che si sviluppa durante un'elettrolisi di solfato ferroso inizialmente neutra, condotta in condizioni tali da impedire la formazione di idrogeno al catodo, sapendo che si sono depositati al catodo 0,837 g di ferro. Fe = 55,845 Da.

E°(H₂O/O₂)=1,229 V

E°(S₂O₈^2-/SO₄^2-)=2,01 V

V = 0,179 L

7,99 g di Cr sono depositati al catodo di una cella elettrolitica al passaggio di una corrente di 5,00 A attraverso una soluzione acquosa di CrCl₃. Calcolare per quanto tempo la corrente è fluita nella cella.

R: 2 h 28 min 20 s

Elettrolizzando una soluzione acquosa di AgNO₃ in opportune condizioni, agli elettrodi si hanno le seguenti semireazioni:

• (-) Ag⁺_(aq) + e^- → Ag
• (+) 6 H₂O_(l) → O_2(g) + 4 H₃O⁺_(aq) + 4 e^-

Se al catodo della cella vengono prodotti 5,40 g di Ag, calcolare quale volume di O_2(g) a c.n. viene sviluppato contemporaneamente all'anodo.

R: 0,28 l

Quanto Pb verrà depositato da una soluzione acquosa di Pb(NO₃)₂ al passaggio della stessa quantità di corrente che libera 4,50 g di Cr da una soluzione acquosa di Cr₂(SO₄)₃?

R: 26,9 g

4) i = 0,001 A

ZnO = 12 mg

t = ?

Zn + 2Ag⁺ → ZnO + 2Ag

Scrivo la reazione di ossidazione (semi-reazione)

Zn → Zn²⁺ + 2e^-

(Zn + 2OH^- → ZnO + H₂O + 2e^-)

_ZnOm = 0,012

_ZnOm = ... = 0,00015 mol = 1,5 × 10^-4 mol

il numero di moli di Zn è uguale al numero di moli di ZnO

n_e = 2n_Zn = 3 × 10^-4 mol

n_e = ^it/_F → t = ^{ne · F}/_i = ^{3 × 10-4 · 96500}/_0,001 = 28850 sec.