Pila di daniell

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Ca0s

2016-09-15 14:26

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

LuiCap

2016-09-15 16:03

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!!!

I seguenti utenti ringraziano LuiCap per questo messaggio: Ca0s

Ca0s

2016-09-15 16:55

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.

LuiCap

2016-09-15 17:47

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

I seguenti utenti ringraziano LuiCap per questo messaggio: Ca0s

Ca0s

2016-09-16 09:39

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