L’elettrolisi del cloruro di sodio fuso

Rita mi chiede di risolvere alcuni problemi; uno di questi è il seguente.
 
Il sodio metallico e il cloro gassoso sono prodotti industrialmente per elettrolisi del cloruro di sodio fuso. Calcolare quanti chilogrammi di sodio metallico e quanti litri a TPS di cloro gassoso si ottengono in 24 ore con una corrente di 1,00 A.
 
Ecco la risoluzione:
 
L’elettrolisi del salgemma fuso comporta le seguenti reazioni elettrodiche:
 
                            reazione catodica:    2 Na+(fus)  +  2 e ® 2 Na(l)
                            reazione anodica:     2 Cl(fus) ® Cl2(g)  +  2 e
 
Due moli di elettroni che passano attraverso la cella elettrolitica fanno quindi depositare 2 moli di sodio metallico (rapporto molare di reazione = 1 : 1) e una mole di cloro gassoso (rapporto molare di reazione = 2 : 1). Per determinare la quantità di elettroni fornita con una certa corrente ci si avvale come fattore di conversione della costante di Faraday, F, che è la quantità di carica coincidente con una mole di elettroni e vale  F = 9,6485´104 C·mol–1.
La quantità, Q, di elettricità che passa attraverso la cella elettrolitica si misura in coulomb, ed è determinata dall’intensità di corrente, i, e dal tempo, t, durante il quale essa è fluita:
           
Carica fornita (C) = intensità di corrente (A) ´ tempo (s)     ossia Q = i×t
 
Passando ai calcoli e ricordando che 1 A = 1 C/s, e che a STP il volume di un gas che si comporti in modo ideale vale 22,4 L/mol, si ha:
Q = i×t = 1,00 (C/s)×24 h×3600 s/h = 86400 C
 
n e = 86400 C/9,6485´104 (C/mole) = 0,895 mol e
 
n Na = n e = 0,895 mol Na          n Cl2 = n e/2 = 0,895/2 mol = 0,448 mol Cl2    
 
m Na = n×mmolare = 0,895 mol×22,99 g/mol = 20,6 g = 2,06×10-2 kg Na
 
V Cl2 = n Cl2×Vmolare a STP = 0,448 mol×22,4 L/mol = 10,0 L Cl2
 
In conclusione, se nella cella elettrolitica circola una corrente di 1,00 A per 24 ore, si producono 2,06×10-2 kg di sodio metallico e 10,0 L di cloro gassoso misurati a STP.   

Per la lezione