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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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