Elettrolisi di una soluzione di ioni nichelosi Ni2+
Esercizio sull'elettrolisi di una soluzione di ioni Ni2+
Determinare la concentrazione residua di ioni Ni2+ dopo che 250 ml di una soluzione di NiSO4 0,1 M sono stati sottoposti ad elettrolisi con una corrente di 0,2 A e per un tempo di 30'.
Svolgimento dell'esercizio
Il solfato di nichel NiSO4 è un sale che si dissocia nel seguente modo:
NiSO4 → Ni2+ + 2e−
Parte dello ione Ni2+ si deposita al catodo attraverso la seguente reazione di riduzione:
Ni2+ + 2e− → Ni
Il numero di elettroni acquistati dallo ione Ni2+ nel processo di riduzione è 2.
Determiniamo la quantità di corrente circolata attraverso la cella moltiplicando l'intensità di corrente per il tempo in secondi della durata del processo di elettrolisi:
Q = i · t = 0,2 A · (30 · 60) s = 360 C
96500 Coulomb (= 1 Faraday) determinano agli elettrodi la reazione di 1 equivalente di qualsiasi sostanza. Mediante una proporzione è possibile determinare gli equivalenti depositati al catodo in seguito al passaggio di 360 C:
96500 C : 1 eq = 360 C : X
da cui:
X = (360 C · 1 eq) / (96500 C) = 3,73 · 10-3 eq
Dividendo il numero di equivalenti di Ni per gli elettroni acquistati nel processo di riduzione, è possibile determinare le moli di Ni che si sono depositate al catodo:
mol = eq / 2 = 3,73 · 10-3 / 2 = 1,865 · 10-3 mol di Ni
Questo numero corrisponde anche al numero di moli di ioni Ni2+ reagite.
Determiniamo le moli di ioni Ni2+ iniziali moltiplicando la molarità per il volume in litri (250 ml = 0,25 l):
mol Ni2+ iniziali = 0,1 mol/l · 0,25 l = 0,025 mol
Le moli di ioni Ni2+ rimaste in soluzione si trovano per differenza tra le moli di Ni2+ iniziali e le moli reagite:
moli di Ni2+ residue = 0,025 - (1,865 · 10-3) = 2,313 · 10-2 mol
Determiniamo infine la molarità residua dello ione Ni2+ dividendo il numero di moli residue per il volume in litri della soluzione:
[Ni2+]residua = mol / V = (2,313 · 10-2 mol) / (0,25 l) = 0,0925 M
La concentrazione residua dello ione Ni2+ è quindi 0,0925 mol/l.
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