Esercizio elettrolisi

[LucaAbete]

Salve, sapreste aiutarmi a risolvere questo tipo di esercizi sull'elettrolisi? grazie in anticipo!

Per quanto tempo deve essere condotta l’elettrolisi di una soluzione che contiene AgNO3 (1M, pH=3), se con una corrente di 10 A  si vogliono ottenere 30 g di metallo?  Qual è la massa di prodotto che si ottiene contemporaneamente all'anodo?


Io ho provato a risolvere l'esercizio convertendo i 30g di metallo in mol di Ag; ho scritto la semireazione di riduzione dell'argento e ho traformato il pH in concentrazione molare deglio ioni H+. Non riesco però a capire come sfruttare l'equazione di Nerst per calcolare i potenziali di riduzione.

[LuiCap]

Devi leggere il Regolamento della sezione Esercizi.

[LuiCap]

Per rispondere a quanto viene richiesto non serve calcolare i potenziali di riduzione attraverso l'equazione di Nernst.

L'elettrolisi è il processo in cui una reazione viene condotta nella sua reazione non spontanea mediante l'applicazione di una corrente elettrica:
anodo (+), ossidazione.......1 x (2 H2O(l) O2(g) + 4 H⁺ + 4 e-)....................E° = 1,23 V
catodo (-), riduzione...........4 x ( Ag⁺ + e- Ag(s)......................E° = 0,80 V
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2 H2O(l) + 4 Ag⁺ O2(g) + 4 H⁺ + 4 Ag(s)

n Ag(s) = 30 g / 107,87 g/mol = 0,278 mol Ag = mol di e- che occorrono
Poiché 1 elettrone trasporta una carica di 96485 C/mol (= 1 F) avremo:
q = n e- · F = 0,278 mol · 96485 C/mol = 26834 C = 26834 A·s
Poiché nel sistema circola una corrente di 10 A, il tempo necessario sarà:
t = q / I = 26834 A·s / 10 A = 2683 s

All'anodo si produce ossigeno gassoso:
n O2 = n Ag/4 = 0,278 mol/4 = 0,0695 mol O2
m O2 = 0,0695 mol · 32 g/mol = 2,22 g O2

Se proprio ti interessa calcolare il voltaggio che deve essere applicato affinché possa avvenire la reazione non spontanea, i potenziali dei due semielementi sono:
Ecatodo(Ag+/Ag) = 0,80 + 0,05916 log 1 = 0,80 V
Eanodo(H2O/O2) = 1,23 + 0,05916/4 log (10^-3)^4 = 1,05 V
Ecatodo - E anodo = 0,80 - 1,05 = -0,25 V
Per far avvenire l'elettrolisi si deve applicare un voltaggio più positivo do 0,25 V mediante un alimentatore esterno.

[LucaAbete]

Grazie mille per la risposta!
Quindi sostanzialmente la concentrazione molare del composto e il pH della soluzione erano dati superflui?

[LuiCap]

A mio parere sì.

[LuiCap]

Altro metodo per calcolare la massa di O2 che si produce all'anodo:
n e- = I · t / F = 10 C/s ·2683 s / 96485 C/mol = 0,278 mol e-
n O2 = mol e-/4 = 0,278 mol / 4 = 0,0695 mol O2
m O2 = 0,0695 mol · 32 g/mol = 2,22 g

[LucaAbete]

Mi scusi ma all'anodo non si ossida NO3- avendo un potenziale di riduzione minore di quello dell'acqua?

Luca

[LuiCap]

Non può ossidarsi lo ione NO3(-) perché l'azoto è già al suo massimo numero di ossidazione + 5.

[LucaAbete]

Grazie mille per la risposta, è stata molto chiara

[LucaAbete]

Purtroppo c'è un altro esercizio che non sono sicuro di essere riuscito a risolvere correttamente...

Quale massa di prodotto si deposita al catodo, a partire da una soluzione che contiene CuCl2 in concentrazione 1M (pH=2), se l’elettrolisi viene condotta per 40 minuti con una corrente di 8 A?

Personalmente ho considerato solo la reazione di riduzione di Cu(2+) trovando che la massa di prodotto depositata al catodo è di 6,32g...
Sapreste dirmi se ho svolto l'esercizio correttamente?
Grazie in anticipo