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L'elettrolisi del cloruro di sodio fuso

Alessia vuole sapere come si calcola la massa delle sostanze che si sviluppano agli elettrodi durante l’elettrolisi di NaCl fuso se per 1 ora circola una corrente di 6,00 A.
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Alessia ha scritto:

 

Gentile professoressa, mi potrebbe aiutare a risolvere questo esercizio?

 

Si conduce l’elettrolisi di NaCl fuso per 1 ora con una corrente di 6,00 A. Calcolare la massa delle sostanze che si sono sviluppate agli elettrodi.

 

Grazie.

 

Ecco l’aiuto:

 

Nel cloruro di sodio fuso sono presenti gli ioni Na+ e Cl- che, essendo liberi di muoversi, possono migrare verso gli elettrodi di segno opposto che sono mantenuti carichi dal generatore di corrente. Agli elettrodi avvengono le reazioni di riduzione degli ioni sodio e ossidazione degli ioni cloruro:

Na+ + e- → Na(l)             Cl- → ½Cl2(g) + e-

Le sostanze che si sviluppano agli elettrodi sono quindi sodio metallico, che è liquido alla temperatura a cui si conduce l’elettrolisi, e cloro gassoso. Più in particolare, possiamo affermare che per ogni mole di elettroni che fluisce nel circuito si sviluppano una mole di sodio e mezza mole di cloro gassoso.

A partire dai valori di intensità di corrente i, che indica quanti coulomb (C) fluiscono nel circuito in 1 secondo, e di tempo t durante il quale fluisce la corrente, è possibile calcolare la quantità di carica Q complessivamente utilizzata nel processo elettrolitico:

 

Q = i×t = 6,00 C/s×1,0 h×3600 s/h = 21600 C

 

La conoscenza a questo punto necessaria è che la quantità di carica di una mole di elettroni è pari a 96487 coulomb; tale quantità corrisponde a un faraday (1 F = 96487 C/mol e-). È ora possibile calcolare quante moli di elettroni, n e-, sono passate nel circuito:

 

n e- = 21600 C/96487 (C/mol e-) = 0,224 mol

Si sviluppano pertanto 0,224 mol di Na e 0,224/2 mol di Cl2; le loro masse sono:

m Na = 0,224 mol×22,99 g/mol = 5,15 g      m Cl2 = 0,112 mol×70,91 g/mol = 7,94 g     

Ecco fatto…

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