Esercizi svolti di elettrochimica: esempi e soluzioni
Gli esercizi di elettrochimica rappresentano una parte significativa del percorso formativo. Nell’ambito di questa disciplina, si affrontano numerosi temi, tra cui la valutazione della spontaneità delle reazioni, il calcolo del potenziale di una cella in condizioni standard e non standard, e l’analisi dell’energia libera di Gibbs, in aggiunta all’applicazione delle leggi di Faraday.
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Uno degli argomenti chiave riguarda la valutazione dei potenziali standard di riduzione, in particolare il potenziale riferito all’elettrodo standard a idrogeno, a cui è convenzionalmente assegnato un potenziale E° = 0.00 V. Questo permette di determinare se una reazione redox possa avvenire spontaneamente in condizioni standard. La risoluzione degli esercizi richiede la conoscenza delle funzioni di stato, delle leggi di Faraday, dei potenziali e dell’equazione di Nernst.
Segue inoltre l’analisi di tre esercizi specifici, il cui sviluppo richiede la combinazione di più contenuti per ottenere la soluzione.
1.
Calcolo della f.e.m. e previsione di spontaneità:
– H2(g) + F2(g) → 2 H+(aq) + 2 F–(aq)
– Cu(s) + Ba2+(aq) → Cu2+(aq) + Ba(s)
– 3 Fe2+(aq) → Fe(s) + 2 Fe3+(aq)
Nel calcolo dei potenziali delle suddette reazioni, si è evidenziato che la prima reazione è spontanea, mentre le ultime due non lo sono.
2.
Calcolo della f.e.m. e variazione di energia libera a 298 K in ambiente acido:
– Cu+ + NO3– → Cu2+ + NO
Dopo aver bilanciato la reazione per determinare il numero di elettroni coinvolti, si è pervenuti al calcolo del potenziale della reazione e della variazione di energia libera, ottenendo rispettivamente 0.81 V e – 2.3 ∙ 105 J.
3.
Calcolo della massa di magnesio ottenuta dall’elettrolisi del cloruro di magnesio fuso
Si è effettuata una conversione del tempo in secondi e si sono svolti i calcoli necessari per determinare la massa di magnesio ottenuta, giungendo a un risultato di 143 g.
Questi esercizi forniscono un’eccellente panoramica delle applicazioni pratiche dell’elettrochimica e della loro risoluzione.
