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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:

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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