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Qualche dubbio sull'elettrolisi

Fabrizio mi chiede di scrivere le reazioni elettrodiche che avvengono durante l'elettrolisi di CaCl2 fuso, di calcolare il volume di cloro, misurato a 37 °C e 631 Torr, che si sviluppa e la quantità di carica che attraversa la cella elettrolitica, sapendo che al catodo si depositano 3,87 g di calcio.
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Fabrizio ha scritto:
 
Salve professoressa, mi scusi per il disturbo, ma ho dei dubbi riguardo a questo esercizio. Potrebbe risolvermeli passo-passo? Grazie in anticipo.
 
Il calcio può essere preparato per elettrolisi di CaCl2 fuso. Nel corso del processo si ha deposizione di Ca metallico al catodo e sviluppo di Cl2 all’anodo. Il passaggio di corrente ha determinato la deposizione di 3,87 g di metallo. Scrivere le reazioni elettrodiche e calcolare il volume di cloro prodotto misurato a 37 °C e 631 Torr. Quanti coulomb hanno attraversato la cella elettrolitica?
 
 
Questa è la risoluzione….paso-passo:
 
Nel cloruro di calcio fuso ci sono gli ioni Ca2+ e Cl- che migrano verso gli elettrodi di segno opposto e si scaricano secondo le seguenti semireazioni:
 
Ca2+ + 2e- → Ca                        2Cl- → Cl2(g) + 2e-
 
Esse mettono in risalto che, quando nel circuito elettrico passano 2 moli di elettroni, si scarica una mole di calcio e una mole di cloro gassoso. Per sapere quanto cloro si sviluppa è quindi sufficiente calcolare la quantità in moli di calcio che si deposita durante l’elettrolisi:
 
nCa = m/mmolare = 3,87 g/40,08 g/mol = 9,66×10-2 mol = nCl2
 
Il volume di cloro si calcola a partire dall’equazione di stato dei gas ideali, dopo aver trasformato la temperatura in kelvin e la pressione in atmosfere. Quindi:
 
T = 37 + 273 = 310 K          P = 631 Torr/760 Torr/atm = 0,830 atm
 
VCl2 = nRT/P = 9,66×10-2 mol×0,0821 (L×atm/K×mol)×310 K/0,830 atm = 2,96 L
 
Per rispondere all’ultimo quesito, basta osservare che il numero di moli di elettroni che passa nel circuito è il doppio del numero di moli di calcio che si deposita, e poi ricordare che la quantità di carica trasportata da una mole di elettroni è pari a 96485 C/mol, cioè a un faraday (1 F). Pertanto:
 
n e- = n Ca×2 = 9,66×10-2×2 mol = 0,193 mol
 
Q = 0,193 mol×96485 C/mol = 1,86×104 C
 
In conclusione, il volume di cloro che si libera dall’elettrolisi quando si depositano 3,87 g di calcio è 2,96 L e la quantità di carica che attraversa la cella è 1,86×104 C.

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