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Elettrolisi del cloruro di sodio

Esercizio sull'elettrolisi del cloruro di sodio

NaCl fuso viene elettrolizzato per un tempo di 35 minuti con una corrente di 3,50 A (ampere).

Calcolare quanti grammi di Na si depositano al catodo e quale volume di cloro calcolato nelle condizioni standard viene liberato all'anodo.

Svolgimento

Elettrolizzando NaCl fuso, all'anodo si ha la reazione di ossidazione dello ione cloruro a cloro elementare, mentre al catodo si ha la reazione di riduzione dello ione sodio a sodio metallico.

Le reazioni sono le seguenti:

all'anodo: 2Cl- → Cl2 + 2e-

al catodo 2Na+ + 2e- → 2Na

Determiniamo la quantità di elettricità passata attraverso la cella elettrolitica moltiplicando l'intensità di corrente per il tempo in secondi dell'elettrolisi:

Q = i · t = 3,50 A · (35 · 60 sec) = 7350 C

Sappiamo che il passaggio di un faraday di elettricità (1 faraday = 96500 C, si veda: costante di Faraday) fa depositare all'elettrodo 1 equivalente di un qualsiasi composto. Mediante una proporzione è possibile determinare gli equivalenti depositati conseguentemente al passaggio di 7350 C:

96500 C : 1 eq = 7350 C : X

da cui:

X = 0,0762 eq

Moltiplicando il numero degli equivalenti per il valore del peso equivalente PE del sodio è possibile determinare i grammi di sodio depositati al catodo:

g = eq · PE = 0,0762 eq · 23,0 g/eq = 1,75 g

I grammi di sodio depositati al catodo sono quindi 1,75 g.

Determiniamo le moli di cloro gassoso che si sono sviluppate all'anodo:

mol = eq / 2 = 0,0762 / 2 = 0,0381 mol

Ricordando che 1 mole di qualsiasi gas nelle condizioni standard, occupa un volume di 22,414 litri, è possibile, mediante una proporzione, determinare il volume occupato da 0,0381 mol di Cl2 gassoso:

1 mol : 22,414 l = 0,0381 mol : X

da cui:

X = (22,414 l · 0,0381 mol) / (1 mol) = 0,854 l = 0,854 dm3

Al catodo si sono sviluppati quindi 0,854 dm3 di cloro misurati nelle condizioni standard.

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