Rendimento di corrente
Elettrolisi e rendimento di corrente
Per un tempo pari a 1786' 40'' e utilizzando una corrente di intensità di 1,0 A viene eseguita l'elettrolisi di 100 g di una soluzione al 10% in massa di K2SO4.
Sapendo che il rendimento di corrente è del 90% si determini la percentuale in peso del K2SO4 al termine dell'elettrolisi.
Svolgimento dell'esercizio
Prima di tutto occorre sapere quali sono i prodotti dell'elettrolisi.
Al catodo avviene la seguente riduzione:
2 H+ + 2e− → H2
All'anodo avviene la seguente ossidazione:
2 H2O → O2 + 4 H+ + 4 e−
Determiniamo a quanti secondi corrispondono 1786' e 40'':
t = 1786 · 60 + 40 = 107200 s
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 = 1,0 A · 107200 = 107200 C
Il rendimento di corrente è del 90%. Ciò significa che il numero di Coulomb realmente utilizzati nel processo di elettrolisi è il 90% di quelli teorici:
107200 · 90 / 100 = 96480 C
Sappiamo che il passaggio di un faraday di elettricità (1 faraday = 96500 C, si veda: costante di Faraday) fa reagire all'elettrodo 1 equivalente di un qualsiasi composto.
Nel nostro caso al catodo si sviluppa 1 eq di H2 e all'anodo 1 eq di O2.
Determiniamo i grammi di H2 sviluppati al catodo:
g = eq · PE = 1 eq · (2 / 2) g/eq = 1 g
Determiniamo i grammi di O2 sviluppati all'anodo:
g = eq · PE = 1 eq · (32 / 4) g/eq = 8 g
I grammi totali di gas sviluppati sono 1 + 8 = 9 g
I 100 g di soluzione iniziale erano al 10% in massa di K2SO4. Quindi: 90 g di acqua e 10 g di K2SO4.
I grammi di K2SO4 sono rimasti invariati. I grammi di acqua sono diventati: 90 - 9 = 81 g.
La percentuale in massa del K2SO4 nella soluzione al termine dell'elettrolisi è:
[10 / (81 + 10)] · 100 = 10,99 %
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