Elettrolisi di una soluzione acquosa di NaCl
Esercizio riguardante l'elettrolisi di una soluzione acquosa di NaCl
Si procede all'elettrolisi di una soluzione acquosa di NaCl per un tempo di 60' e con una corrente elettrica avente un rendimento di corrente del 90%.
Al catodo della cella avviene la seguente reazione chimica:
2 H2O + 2e− → H2 + 2OH−
L'idrogeno sviluppato occupa un volume di 2733 cm3 misurato alla temperatura di 293,15 K e alla pressione di 752,0 mmHg.
Si determini il valore della intensità di corrente utilizzata nel processo di elettrolisi.
Svolgimento dell'esercizio
Applichiamo l'equazione di stato dei gas perfetti e determiniamo il numero di moli di H2 sviluppato:
n = P · V / R · T
in cui:
- n = numero di moli;
- P = pressione in atm (752,0 mmHg = 0,989 atm);
- V = volume in litri (2733 cm3 = 2,733 L);
- R = costante dei gas = 0,0821 (L · atm) / (mol · K)
- T = temperatura assoluta (293,15 K).
Pertanto:
n = 0,989 · 2,733 / (0,0821 · 293,15) = 0,1123 mol
Convertiamo le moli in equivalenti (si veda: da equivalenti a moli e viceversa):
eq = 0,1123 · 2 = 0,2246 eq
Sappiamo che il passaggio di un faraday di elettricità fa reagire all'elettrodo 1 equivalente di un qualsiasi composto.
Mediante una proporzione è possibile determinare il numero di Faraday necessari per sviluppare 0,05615 eq di H2:
1 F : 1 eq = X : 0,2246 eq
da cui:
X = (0,2246 eq · 1 F) / (1 eq) = 0,2246 F
Convertiamo i Faraday in Coulomb:
1 F : 96500 C = 0,2246 F : X
da cui:
X = (0,2246 F · 96500 C) / 1F = 21674 C
Il rendimento di corrente è del 90% pertanto i Coulomb che realmente passano nella cella elettrolitica sono:
90 : 100 = 21674 : X
Da cui:
X = 100 · 21674 / 90 = 24082 C
La quantità di elettricità (Coulomb) passata attraverso la cella elettrolitica viene determinata moltiplicando l'intensità di corrente per il tempo in secondi dell'elettrolisi:
Q = i · t
Da cui:
i = Q / t = 24082 / (60 · 60) = 6,69 A
In cui 60 · 60 è il tempo in secondi dell'elettrolisi (60' = 60 · 60 s).
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