Esercizi svolti sull’elettrolisi
L’elettrolisi è un processo in cui reazioni chimiche non spontanee avvengono attraverso l’apporto di energia elettrica, comportando un potenziale negativo. L’elettrolisi è regolata dalle Leggi di Faraday.
La Prima legge esprime il concetto che la massa di sostanza ridotta o ossidata agli elettrodi della cella è proporzionale alla quantità di carica elettrica Q, espressa in coulomb, che passa attraverso la cella: m = KQ, con K costante di proporzionalità. La Seconda legge stabilisce che la quantità di carica fatta passare attraverso più celle elettrochimiche contenenti soluzioni di elettroliti diversi, produce o fa consumare agli elettrodi un numero uguale di equivalenti chimici di tali elettroliti.
Le tipologie di esercizi legati alle leggi di Faraday comprendono il calcolo della quantità di sostanza prodotta o consumata durante l’elettrolisi data la corrente e il tempo, il calcolo del tempo richiesto per ottenere una certa quantità di sostanza data la corrente e il calcolo dell’intensità di corrente richiesta per ottenere una data quantità di sostanza dato il tempo.
Calcolo della quantità di sostanza prodotta o consumata durante l’elettrolisi
Nell’esercizio proposto, l’elettrolisi del FeCl3 fuso con una corrente di 40.0 ampere per 10.0 ore produrrà del ferro e cloro. Le semireazioni coinvolte sono quelle di ossidazione e riduzione che avvengono rispettivamente all’anodo e al catodo. La massa di ferro e il volume di cloro possono essere calcolati attraverso passaggi di calcoli e conversioni.
Calcolo del tempo richiesto per ottenere una data quantità di sostanza data la corrente
Un altro esercizio propone il calcolo del tempo necessario per ottenere una quantità specifica di zinco metallico da una soluzione di ZnSO4 con una corrente di 20.0 Ampere. Anche in questo caso, vengono seguiti precisi passaggi di calcoli e conversioni per determinare il tempo necessario.
Calcolo dell’intensità di corrente richiesta per ottenere una data quantità di sostanza dato il tempo
Infine, un altro esercizio prevede il calcolo dell’intensità di corrente necessaria per ottenere una determinata quantità di idrogeno dall’elettrolisi dell’acqua in un’ora. Anche in questo caso, sono effettuati calcoli e conversioni per determinare l’intensità di corrente necessaria.
In conclusione, l’elettrolisi, regolata dalle Leggi di Faraday, può essere risolta attraverso esercizi che coinvolgono calcoli e conversioni per determinare i risultati desiderati e comprendere i concetti chiave legati a questo processo elettrochimico.