Esercizio di ossidoriduzioni e pila

[sguonza]

Il rame metallico in soluzione di acido cloridrico viene ossidato dall'ossigeno dell'aria a Cu+2.  Bilanciare con il metodo ionico elettronico la relativa reazione. Schematizzare la pila il cui funzionamento sia basato su detta reazione indicando le polarità e le reazioni al catodo e all'anodo. Stabilire inoltre se, ed eventualmente come, varia la massa degli elettrodi durante il funzionamento della pila.  

Le semireazioni dovrebbero essere Cu + 2Cl- - CuCl2 + 2e-,  O2 +4H+ 4e- - 2H2O. Da qui poi si moltiplica la prima semireazione x2 e si sommano eliminando gli elettroni per dare la reazione finale. Il problema è che su un testo ho letto che la prima semireazione dovrebbe essere Cu +2Cl- - CuCl2- + e-, e non capisco perché CuCl2 abbia carica negativa. Infine ho il dubbio su come impostare la pila, devo scrivere o no HCl??

[LuiCap]

Il CuCl2(-) è uno ione complesso in cui il rame con numero di ossidazione +1 coordina 2 ioni Cl-: [CuCl2]-, molto più solubile in acqua rispetto al cloruro rameoso CuCl.
Questo però sarebbe in contraddizione con la frase Il rame metallico in soluzione di acido cloridrico viene ossidato dall'ossigeno dell'aria a Cu+2".

I potenziali di riduzione normali delle semicoppie in gioco sono:
Cu2+ + 2e- Cu...............E° = 0,34 V
Cu+ + e- Cu..................E° = 0,52 V
O2 + 4H+ + 4e- 2H2O....E° = 1,23 V

Perciò in condizioni normali la reazione più favorita è quella in cui il Cu viene ossidato a Cu+ dall'O2 in ambiente acido per HCl, perciò la redox che avviene è:
4Cu(s) + O2(g) + 4HCl(aq) + 4NaCl(aq) 4Na[CuCl2](aq) + 2H2O(l)

(-) Cu(s) | CuCl(aq), NaCl(aq) || HCl(aq) | O2(g), Pt (+)

Durante il funzionamento di questa pila si ha:
- una diminuzione della massa dell'anodo di Cu(s)
- un aumento della concentrazione della soluzione acquosa di Na[CuCl2] all'anodo
- una diminuzione della concentrazione della soluzione acquosa di NaCl all'anodo
- una diminuzione della pressione parziale dell'O2(g) al catodo
- una diminuzione della concentrazione della soluzione acquosa di HCl al catodo

[sguonza]

Mi scusi, ma l'NaCl da dove è uscito? Le semireazioni che avevo ipotizzato io sono completamente sbagliate? Non capisco l'aggiunta di sodio onestamente..

[LuiCap]

Io non ho scritto che le tue semireazioni sono sbagliate, ho scritto semplicemente che nel testo che hai riportato ci sono delle contraddizioni.

"Il problema è che su un testo ho letto che la prima semireazione dovrebbe essere
Cu +2Cl- - [CuCl2]- + e-
Il CuCl è un composto poco solubile in acqua la cui Ks è 1,9·10^-7; lo ione diclororame(I) è uno ione complesso (Kf = 10^5) in cui il rame ha numero di ossidazione +1 e si forma secondo la seguente reazione:
CuCl(s) + Cl- [CuCl2]-
Questo è in contraddizione con quest'altra frase del testo:
"Il rame metallico in soluzione di acido cloridrico viene ossidato dall'ossigeno dell'aria a Cu+2"

In forma ionica la redox che ho già scritto è:
4Cu(s) + O2(g) + 4H+ + 8Cl- 4[CuCl2]- + 2H2O(l)

Dal punto di vista qualitativo la pila è costituita da:
anodo (-): filo di rame immerso in una soluzione acquosa contenente CuCl(s) e Cl-; questi Cl- possono essere forniti da HCl (elettrolita forte) o da NaCl (elettrolita forte);
catodo (+): filo di platino su cui viene fatto gorgogliare O2(g) immerso in una soluzione acquosa di HCl.

[sguonza]

Grazie mille, quindi la pila dovrebbe essere (-) Cu(s) | CuCl(l) || O2(g) | HCl(l) | Pt (+)?

[LuiCap]

Non esiste CuCl(l); o è solido, quindi CuCl(s) o è in soluzione acquosa, quindi CuCl(aq).
Non esiste HCl(l); o è gassoso, quindi HCl(g) o è in soluzione acquosa, quindi HCl(aq).

La schematizzazione della pila è:

(-) Cu(s) | [CuCl2]-(aq) || HCl(aq) | O2(g), Pt (+)

   

Torno però a dire per la terza volta che in questa pila il rame metallico non si ossida a Cu2+.