Calcolo [HCl] sottoposta ad I per un certo t

Buonasera a tutti, mi scuso per l'ora.

Oggi ho svolto l'esame di chimica01 presso il Politecnico di Torino.

Mi è capitato questo esercizio : "Avendo 3 A di corrente passanti per 1 ora in una soluzione di [HCl] 0,8 M, calcolare la concentrazione di HCl dopo il passaggio di corrente e il volume dell'idrogeno prodotto a P=1atm e T=298,2K".

Li sul momento ammetto che sono andato completamente in crisi non avendo mai visto un'esercizio simile.

Mi sono limitato a calcolare la carica Q = I*t e i faraday corrispondenti dividendo Q per la costante di faraday. Qui mi sono bloccato: ho pensato di prendere come reazione HCl --> H+ + Cl- e da qui prendere la SHE come reazione dell'idrogeno e Cl2(g) + 2e ---> 2Cl- , però poi non so bene che fare ... Se fosse giusto in teoria deltaE dovrebbe essere 1.36 V, però poi non so come ricavarmi la nuova concentrazione e tantomeno il volume di idrogeno.

Spero di essere stato chiaro nell'esporre l'esercizio, grazie in anticipo a chi mi risponderà, buona serata

Emanuele Mazzetti

Le semireazioni che avvengono agli elettrodi sono:

Catodo (-) 2 H+ + 2 e- --> H2

Anodo (+) 2 Cl- --> Cl2 + 2 e-

La reazione complessiva è:

2 H+ + 2 Cl- --> H2 + Cl2

Questo significa che:

- un numero di moli di H+ uguale a quello di Cl- si trasforma in prodotti gassosi, quindi la concentrazione iniziale della soluzione di HCl diminuisce;

- le moli di H2 che si formano sono la metà di quelle di H+ che reagiscono.

Calcoliamo le moli di e- che hanno attraversato la cella elettrolitica:

n e- = I · t / F = (3 C/s)(60 min)(60 s/min) / 96485 C/mol = 0,112 mol

Poiché:

2 mol H+ : 2 mol e- = x : 0,112 mol

x = n H+ = 0,112 mol H+ = n Cl- che si trasformano

La concentrazione finale della soluzione di HCl è:

0,80 - 0,112 = 0,688 mol/L

Poiché:

2 mol H+ : 1 mol H2 = 0,112 mol H+ : x

x = n H2 = 0,112/2 = 0,0560 mol H2 che si formano

Il volume di H2 si calcola dall'equazione generale dei gas:

V H2 = 0,0560 · 0,0821 · 298,2 / 1 = 1,37 L