Pila di daniell
salve ragazzi,vi chiedo di dare uno sguardo a questo svolgimento.

Una pila Daniell, costruita utilizzando una soluzione di solfato rameico 0,85 M e una soluzione di solfato di zinco 1,25 M, eroga corrente fino a scaricarsi. Calcolare il (massimo) lavoro utile che la pila può produrre durante la scarica e la quantità di zinco che passa in soluzione, sapendo che, a pila completamente scarica, si trova che il peso del catodo di rame è aumentato di 7,0 g.

ECu2+/Cu= 0.342 V

EZn2+/Zn= -0.762V

SVOLGIMENTO:

lavoro utile = n*F*DE= 212267j

n = 2

F= 96485 C/mol

DE= 1.1

E+(Cu2+/Cu) = 0.342+0.0591/2 * log 0.85 = 0.34V

E-(Zn/Zn2+) = -0.762+0.0591/2 * log 1.25 = -0.76V 

mentre per quanto riguarda i grammi di zinco che passano in soluzione:

1.25 : 7 = 0.85 : x

x = g Zn = 4.76g
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Questo è uno di quei tipici esercizi in cui occorre iniziare la risoluzione dall'ultimo dato fornito.  ;-)

Il peso del catodo di rame è aumentato di 7,0 g, corrispondenti a:
n Cu = 7,0 g / 63,55 g/mol = 0,11 mol

Poiché la reazione che avviene nella pila è:
Cu2+ + Zn(s) --> Cu(s) + Zn2+
le moli di Cu(s) che si producono sono uguali alle moli di Zn(s) che passa in soluzione come Zn2+, perciò:
m Zn(s) = 0,11 mol · 65,39 g/mol = 7,2 g di Zn(s) che passano in soluzione.

Il potenziale del catodo (+) è:
E(+) = 0,342 + 0,05916/2 · log 0,85 = 0,344 V
Il potenziale dell'anodo (-) è:
E(-) = -0,762 + 0,05916/2 · log 1,25 = -0,765 V
Il potenziale della pila è:
E(pila) = E(+) - E(-) = 1,11 V

Il numero di moli di elettroni che circolano nel sistema fino a scarica completa non è 2 mol, bensì il numero di moli necessarie per produrre 0,11 mol di Cu; dato che nella semireazione di riduzione (così come in quella di ossidazione) vengono scambiati 2 e-, il numero di moli di e- sarà:
n e- = 2 · 0,11 = 0,22 mol

Ora abbiamo tutti i dati per potere calcolare il lavoro utile:
L = n e- · F · E(pila)
L = 0,22 mol · 96485 C/mol ·1,11 J/C = 23571 J = 23,571 kJ = 24 J

Il lavoro utile che tu hai calcolato è quello corrispondente ad 2 mol di e-, infatti:
L = 2 mol · 96485 C/mol ·1,11 J/C = 213955 J/2 mol e-
L = 213955 · 0,22 / 2 = 23571 J



P.S. La stragrande maggioranza degli studenti del forum che chiede aiuto per gli esercizi fa sempre i calcoli senza mettere le unità di misura delle grandezze coinvolte e questo, spesso, conduce a dei risultati numerici senza senso.
Personalmente ai miei studenti delle superiori ho sempre abbassato leggermente il voto nelle verifiche se buttavano lì numeri come fossero noccioline!!!
Ciao
Luisa

Dal laboratorio se ne usciva ogni sera, e più acutamente a fine corso, con la sensazione di avere “imparato a fare una cosa”;
il che, la vita lo insegna, è diverso dall’avere “imparato una cosa”.
(Primo Levi)


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Ca0s
ciò che dici è più che giusto e personalmente anche io ragiono a questa maniera,anzi ragionare con le unità di misura molte volte è la mia ancora, il fatto è che non avendo a disposizione una formula "esatta" per il lavoro utile e dovendola cercare su internet, ho beccato la stessa che vedi scritta da me e sinceramente non pensavo che quella "n" facesse riferimento al numero di equivalenti (dato che solitamente viene scritta con ne) e quindi ho trattato quella "n" come nella legge di nerst cioè come numero di equivalenza.
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Nel Sistema Internazionale delle unità di misura abbiamo:

Nome della grandezza: quantità di sostanza
Simbolo della grandezza = n
Nome dell'unità di misura della grandezza = mole
Simbolo dell'unità di misura = mol

Il problema è che la maggior parte degli insegnanti non le usano, così anche gli studenti imparano a non usarle... per non parlare di Internet dove si trova di tutto, ma spesso sbagliato.
Lo so bene che agli studenti queste cose fanno "schifo", ma il linguaggio scientifico è un codice che deve essere rispettato :-D
Ciao
Luisa

Dal laboratorio se ne usciva ogni sera, e più acutamente a fine corso, con la sensazione di avere “imparato a fare una cosa”;
il che, la vita lo insegna, è diverso dall’avere “imparato una cosa”.
(Primo Levi)


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Ca0s
credimi credo fermamente in quello che dici, in parte la mia passione nello studio della scienza punta a farne una religione, visto che senza di essa non andremmo realmente da nessuna parte (questo per farti capire il peso che do quando studio o leggo argomentazioni di carattere scientifico), purtroppo però non ostante l'assoluta ragione che si ripone nei confronti di essa si tende a far confusione,almeno nel mio caso (se vuoi ti posto una foto della pagina del mio libro),tante volte tende a mescolare simboli che per non andare in contro a malintesi dovresti ripassarti il paragrafo nel caso non si ricorda l' argomento (data la mole di argomenti da trattare mi pare anche giusto) e quindi il processo diventa molto più stancante
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