Calcolo f.e.m. di una pila

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Vicia

2017-09-14 08:01

Buongiorno a tutti :-)

In allegato c'è il testo dell'esercizio e la mia risoluzione. La prima parte dell'esercizio l'ho risolta,poi mi viene chiesto di " Calcolare la f.e.m dopo l'aggiunta di 0,1 M di Na2S alla soluzione di Cu(NO3)2"

Dopo aver individuato la solubilità e constatato che non si formerà precipitato, non so come procedere. 

Grazie in anticipo :-)

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LuiCap

2017-09-14 10:29

Vicia, nel calcolo dei potenziali dei due elettrodi va messo un segno più tra gli E° e il termine logaritmico.

E(H+/H2) = 0,0591 V

E(Cu2+/Cu) = 0,310 V

E(cella) = 0,310 - 0,0591 = 0,251 V

In seguito hai sicuramente trascritto un dato sbagliato: la Ks del CuS non può essere un valore così grande, 4,0·10^26, sarà sicuramente 4,0·10^-26.

Di conseguenza il quoziente di reazione è molto maggiore della Ks e nella semicella di destra si formerà il precipitato di CuS(s). Questo cambia tutto il calcolo della fem.

Vicia

2017-09-14 11:52

Ho provato a farlo con il + ma non mi combacia il risultato della prima f.e.m . Invece di 0,25 mi viene 0,19225. E non può essere errore di approssimazione perchè non ho approssimato nulla. Per la costante si ha ragione lei, ho trascritto male il dato era -26


Niente a posto, avevo dimenticato a dividere per 2
Per trovare nelle nuove condizioni la f.e.m ho trovato quindi la solubilità(con il grado giusto) e poi ho individuato dunque la concentrazione di Cu2+ e poi ho calcolato nuovamente f.e.m ed è venuta 0,09 circa che combacia con il risultato.

Avrei una domanda, ho svolto vari esercizi con il - nell'equazione di Nernst. E' stata una coincidenza che il risultato mi combaciava?

LuiCap

2017-09-14 12:48

Dopo la precipitazione del CuS(s) nella semicella di destra il potenziale di questa semicella risulta minore di quello della semicella di destra, quindi i poli si invertono e la reazione che avviene è:

2 H+ + Cu(s) --> H2 + Cu2+

pila H+ Cu.jpg
pila H+ Cu.jpg

Per gli altri esercizi non ti so dire se è una fatalità; in questo esercizio non è una fatalità, ma frutto di un doppio errore nel calcolo del potenziale dell'elettrodo a idrogeno: oltre a segno, hai sbagliato a semplificare il numero di elettroni (2) con la potenza della [H+].

Infatti, lasciando il segno meno, i calcoli risultano i seguenti:

pila H2 Cu2+.jpg
pila H2 Cu2+.jpg

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Vicia

2017-09-14 14:21

Grazie, è stata chiarissima :-)

Un'ultima domanda, ma se in seguito all'aggiunta di Na2S si formasse precipitato, come andrebbe risolto l'esercizio? Cioè cambia qualcosa nella risoluzione?

LuiCap

2017-09-14 15:04

Vuoi dire se non si formasse precipitato, credo.

In questo caso il potenziale della cella non cambierebbe perché la concentrazione iniziale dello ione Cu2+ rimarrebbe la stessa.

Vicia

2017-09-14 17:03

Ah si, niente ero rimasta ancora con la kps elevata a +26 dove lì non si formava precipitato. Da qui la mia domanda, grazie ancora

Vicia

2017-09-15 09:12

Potresti dirmi anche se è corretto come ho risolto questo esercizio?

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LuiCap

2017-09-15 10:26

Il calcolo della fem della pila è corretto.

La reazione globale che avviene no:

Cd2+(catodo) + 2e- --> Cd(catodo)

Cd(anodo) --> Cd2+(anodo) + 2e-

-------------------------------------

Cd2+(catodo) --> Cd2+(anodo)

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Vicia

2017-09-15 11:48

Ah perfetto, pensavo potessi scriverla in quel modo. Grazie :-)

LuiCap

2017-09-15 12:39

Si può scrivere anche così:

Cd2+(catodo) + Cd(anodo) --> Cd2+(anodo) + Cd(catodo)

per mettere in evidenza che a pila scarica si ha:

[Cd2+](catodo) finale < [Cd2+](catodo) iniziale

massa Cd(catodo) finale > massa Cd(catodo) iniziale

[Cd2+](anodo) finale > [Cd2+](catodo) iniziale

massa Cd(anodo) finale < massa Cd(catodo) iniziale

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Vicia

2017-09-16 13:15

Spero non sia un problema se posto di nuovo qui un esercizio sempre per il calcolo della pila, per non aprire un'altra discussione.

Non sono certa di averlo risolto bene. Potresti dirmi se è corretto?

Grazie infinite

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LuiCap

2017-09-16 14:09

Nein, ci sono molti errori :-(

pila a concentrazione Cl2_Cl-.jpg
pila a concentrazione Cl2_Cl-.jpg

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Vicia

2017-09-16 14:15

Innanzitutto grazie :-)

Però non coincide il risultato. Deve venire 0,06V

LuiCap

2017-09-16 15:01

Resto convinta del mio calcolo, però lo rivedo più tardi perché se lo faccio subito non mi accorgo di un eventuale errore.

Ti saprò dire.

LuiCap

2017-09-17 12:49

Ho provato e riprovato, ma a me torna sempre la risoluzione che ti ho già scritto: o continuo a fare sempre lo stesso errore, oppure il risultato di 0,06 V che il tuo libro indica è sbagliato.

La tua risoluzione porta ad un potenziale di 0,06 V, ma è frutto di diversi errori che provo a dimostrarti:

pila a concentrazione Cl2_Cl-_2.jpg
pila a concentrazione Cl2_Cl-_2.jpg
pila a concentrazione Cl2_Cl-_3.jpg
pila a concentrazione Cl2_Cl-_3.jpg

Quello che accade nella pila, a mio parere, è questo:

pila a concentrazione Cl2_Cl-_4.jpg
pila a concentrazione Cl2_Cl-_4.jpg

Occorrerebbe la buona volontà di un terzo utente che faccia da arbitro :-D

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Vicia

2017-09-18 08:50

Ci rifletto un po' su anche io

Vicia

2017-09-20 15:00

Ho provato a rifarlo, che ne pensa di questa risoluzione?

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LuiCap

2017-09-20 21:27

Non cambia nulla rispetto a quello che avevi già scritto, quindi a mio parere non va bene.Quindi:

- Nella cella sx si ha [Cl-] = 0,002 mol/L · 2 = 0,004 mol/L

- Nella cella dx si ha [Cl-] = 0,2 mol/L

Perciò la concentrazione maggiore di Cl- si trova a dx.

Attenzione però, perché nel calcolo dei singoli potenziali sx e dx la [Cl-] è al denominatore, quindi il termine logaritmico è:

sx --> log 2/0,004^2 = 5,097

dx--> log 1/0,2^2 = 1,398

Nella semicella dx non riesco a farti capire che se hai 2 palloncini rossi (2 Cl- provenienti da CaCl2) e 1 palloncino rosso (1 Cl- proveniente da NaCl) la loro somma è 3 palloncini, ovvero 3 Cl-, non come hai fatto tu:

2^2 +1 = 5

Quindi:

- da 0,05 mol/L di CaCl2 si ottengono 0,1 mol/L di Cl-;

- da 0,1 mol/L di NaCl si ottengono 0,1 mol/L di Cl-;

- la loro somma è 0,2 mol/L Cl-

non:

(0,05 mol/L)^2 = 0,0025 mol^2/L^2

0,0025 mol^2/L^2 + 0,1 mol/L = 0,1025...che unità di misura ci metto???

Passiamo ora a calcolare il potenziale della cella, è solo ora che devi elevare alla seconda le concentrazioni di Cl- delle due semicelle perché la semireazione da considerare è:

Cl2 + 2e- <--> 2 Cl-

ox + ne- <--> red

Ti mostro un procedimento ancora diverso che si ottiene sottraendo il potenziale della semicella dx a quello della semicella sx, ovvero calcolando il quoziente di reazione:

pila a concentrazione Cl2_Cl-_5.jpg
pila a concentrazione Cl2_Cl-_5.jpg

Perché non provi a confrontarti con qualche tuo compagno di corso???

Vicia

2017-09-21 06:25

Ho capito l'errore, certo non ha senso elevare alla secondo e poi ovviamente l'unità di misura non coincide. Si vediamo magari mi confronto con qualcuno. Magari il risultato del libro è errato, non mi sembra molto accurato. Grazie ancora :-)