Calcolare la Kps di Cu(IO3)2 noti i dati elettrochimici di una pila

[ir0n]

L' esercizio è il seguente:

Sapendo che la pila di seguito schematizzata presenta una f.e.m. di 0.51 V a 25.0 °C 

(-) Ni (s) / Ni2+(aq) 0.0025 M // Cu(IO3)2 (s) sol. satura; IO3 - (aq) 0.10 M / Cu (s) (+) 

calcolare il valore della costante di solubilità Ks del bis triossoiodato di rame (II) 
(E°(Ni2+/Ni) = -0.23 V; E°(Cu2+/Cu) = +0.34 V).

Mi chiedevo se il mio tentativo di risoluzione fosse giusto:

https://imgur.com/G1hybnx
https://imgur.com/xmQHhJz

[LuiCap]

Sì, il procedimento che hai svolto è corretto.

L'anodo è costituito da una soluzione acquosa di Ni2+ 0,0025 M in cui è immerso del nichel metallico.
Il catodo è costituito da una soluzione di IO3(-) 0,10 M satura di Cu(IO3)2 solido e in cui è immerso del rame metallico.
Il processo elettromotore che avviene nella pila è:
Ni(s) + Cu2+ Ni2+ + Cu(s)
Applicando l'equazione di Nernst alla pila si ricava la concentrazione di Cu2+ presente nella soluzione acquosa di IO3(-):
E(pila) = E°(pila) - 0,0591/ne- · log Q
E(pila) = E°(pila) - 0,0591/ne- · log[Ni2+]/[Cu2+]
0,51 = (0,34 - (-0,23)) - 0,0591/2 · log 0,0025/[Cu2+]
Risolvendo:
[Cu2+] = 2,3·10^-5 mol/L in presenza di 0,10 mol/L di IO3(-)
Questa concentrazione non è altro che la solubilità del Cu(IO3)2 solido in presenza dello ione in comune IO3(-), da cui:
Ks = [Cu2+][IO3-]^2 = 2,3·10^-5 · (0,10)^2 = 2,3·10^-7
La concentrazione di Cu2+ in una soluzione satura acquosa si ricava dal suo equilibrio di solubilità:
Ks = 2,3·10^-7 = s · (2s)^2 = 4 s^3
s = [Cu2+] = (2,3·10^-7 / 4)^(1/3) = 3,9·10^-3 mol/L > di quella presente nella pila in cui c'è anche lo ione in comune IO3(-)

Se al catodo ci fosse stata solo una soluzione acquosa satura di Cu(IO3)2(s) senza l'IO3-, la fem della pila sarebbe stata:
E(pila) = (0,34 + 0,23) - 0,0591/2 · log 0,0025/3,9·10^-3
Risolvendo:
E(pila) = 0,58 V

[LuiCap]

Mi correggo, il processo elettromotore che avviene nella pila è:
Cu(IO3)2(s) + Ni2+ Cu2+ + Ni(s) + 2 IO3(-)

Durante il funzionamento della pila:
- al catodo parte del Cu(IO3)2 solido passa in soluzione come Cu2+ e la concentrazione degli ioni IO3(-) aumenta
- all'anodo parte dell'Ni2+ si deposita come Ni solido sopra la barretta di nichel che aumenta perciò la sua massa.

[ir0n]

Mi correggo, il processo elettromotore che avviene nella pila è:
Cu(IO3)2(s) + Ni2+ Cu2+ + Ni(s) + 2 IO3(-)

Durante il funzionamento della pila:
- al catodo parte del Cu(IO3)2 solido passa in soluzione come Cu2+ e la concentrazione degli ioni IO3(-) aumenta
- all'anodo parte dell'Ni2+ si deposita come Ni solido sopra la barretta di nichel che aumenta perciò la sua massa.

Credo di non aver compreso il funzionamento della pila: non dovrebbe essere il Nichel che, a seguito di un'ossidazione, cede gli elettroni agli ioni Cu2+(che poi si convertono in Cu metallico) i quali provengono dalla soluzione satura di Cu(IO3)2?

[LuiCap]

Perdonami, il caldo mi fa brutti scherzi.

   

All'anodo parte dell'Ni metallico passa in soluzione, ossidandosi, come Ni2+: la barretta di nichel diminuisce la sua massa e la concentrazione degli ioni Ni2+ in soluzione aumenta; per ristabilire la neutralità elettrica della soluzione che si arricchisce di ioni positivi, gli anioni del ponte salino (ad esempio Cl-) migrano verso l'anodo.

Al catodo parte degli ioni Cu2+ presenti nella soluzione satura di Cu(IO3)2 solido in IO3(-) si riducono a Cu metallico: la barretta di rame aumenta la sua massa, la concentrazione degli ioni Cu2+ diminuisce e quella degli ioni IO3(-) aumenta; per ristabilire la neutralità elettrica della soluzione che si arricchisce di ioni negativi, i cationi del ponte salino (ad esempio K+) migrano verso il catodo.