8/4/2019 Chimica 03 Elementi Galvanici o Pile
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Fr. Natalino Prof. Dott. Cesare De Rossi
CHIMICA 3ELEMENTI GALVANICI O PILE
***ESERCITAZIONI SULLE PILE
TEORIAPILE REVERSIBILI E POTENZIALI
NORMALI1)- Cosa succede immergendo un metallo in acqua?
Un metallo formato da cationi ed elettroni delocalizzati; pochissimi cationi superficiali tendono a
passare in soluzione cosicch il metallo acquista una certa carica negativa. Si crea cos una differen-
za di potenziale tra il metallo e lacqua, anche se la quantit di metallo che passa in soluzione tras-
curabile.
2- Cosa avviene immergendo un metallo nella soluzione acquosa di un suo sale?
Immergendo un metallo nella soluzione di un suo sale, si stabilisce una differenza di potenziale.
a)- Se tuttavia due metalli diversi (Zn e Cu ad esempio) ciascuno immerso nella soluzione
di un suo sale(ZnSO4 e CuSO4) vengono collegati fra di loro mediante una resistenza e le due
soluzioni anchesse collegate con un setto poroso o un ponte salino (a KCl) si nota che attraverso
il circuito esterno fluisce una corrente elettrica e fra i due elettrodi metallici pu essere misurata
una certa differenza di potenziale.
b)- Questa differenza dipende dalla differente tendenza ad ossidarsi dei due metallie
dalla concentrazione delle soluzioni dei due sali.
3)- Cosa il potenziale assoluto di un metallo?
E la differenza di potenziale che si manifesta quando il metallo immerso nella soluzione di un
suo sale. Questa differenza non misurabile.
4- Cosa un elemento galvanico o Pila?
Un elemento galvanico, o Pila, un dispositivo in cui si produce corrente elettrica continua
mediante reazioni di ossidoriduzione. Nella Pila, a differenza che nel voltametro, il polo negativo
denominato anodo e il polo positivo catodo.
5-Cos una Pila reversibile.
Si dice reversibile una pila che collegata in opposizione ad una sorgente di forza-elettro-motrice
(f.e.m) di un infinitesimo superiore alla f.e.m fornita dalla pila stessa, ripercorrendo gli strati gi
attraversati nel processo di scarica.
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6-Cosa avviene durante la scarica di una Pila?Durante la scarica della pila si verificano processi elettro-chimici esattamente contrari a quelli che
si hanno durante lelettrolisi e cio al catodo una ossidazione ed allanodo una riduzione.
7- Come funziona laPila Daniel?Per la Pila Daniel
Zn | ZnSO4 || CuSO4 | Cu
nella quale lo Zn ha una tendenza pi spiccata del Cu ad ossidarsi, si verificano i seguenti processi:
Cu2+ +2e ---- Cu
Zn ------------- Zn2+ +2e
Lo Zn metallico passa in soluzione e lelettrodo di Zn si carica negativamenteper leccesso di
elettroni ceduti dagli ioni positivi formatisi; questi elettroni fluiscono attraverso il circuito esterno
e giungono al polo positivo, costituito dallelettrodo di Cu dove avviene la scarica degli ioni
rameici che dalla soluzione si depositano allo stato di rame metallico sullelettrodo.
8- Cos laForza elettromotrice di una Pila?La f.e.m. di una Pila data, in generale, dallequazione:
E = (RT/nF).(ln P2xP1/2x1)Nella quale P1 e P2 = tensioni di soluzione dei due metalli.
1 e 2 = pressioni osmotiche dei due cationi (Zn+2 e Cu+2)
Rimaneggiando matematicamente tale equazione si ottiene:
E=(RT/nF)lnP2-(RT/nF)lnP1+(RT/nF)ln(1/2)Poich le tensioni di soluzione dei metalli sono costanti, potremo scrivere:
E=E1-E2+(RT/nF)ln(1/2)
Essendo il rapporto 1/2 un numero puro, alle pressioni osmotiche potranno essere sostituite le
concentrazioni comunque espresse purch in modo omogeneo e pi in generale, per una semipila, sipotr scrivere:
E=E+(RT/nF)ln[Men+
]
Il rapporto RT/nF nel quale R=8,309(costante universale dei gas espressa in volt-coulomb-gradi-1;
T=273+25K (temperatura assoluta a 25: F=96500 coulomb (Faradey); ln=2,303 log per
cui:
E=E(RT/nF)ln[Men+
] = E+([8,309x(273+25)]/96500)x2,303log[Mnn+
] =
= E+(0.05909/n)log[Mnn+1
]
Nella Pila Daniel | Zn | ZnSO4 || CuSO4 | Cu la f.e.m uguale a 1,11 volt. Infatti dato che
[[Zn+2
]=Cu+2
] avremo:
E(Zn+2/Zn+2)=ECu+2/Cu)+(0,05909/2)log[(Cu+2
)/(Cu)]=E(Zn+2/Zn)+((0,05909)/2)log [Zn+2
]/[Zn] =
E(Cu+2/Zn2+) =E(Cu+2/Cu)+(0,05909/2)log 1-E(Zn+2/Zn)log1= E(Cu+2/Cu)-E(Zn+2/Zn)+(0.05909/2log1E(Cu2+/Cu) E(Zn+2/Zn) = +0,35 (-0,76) = 0,35 + 0,76 = 1,11 volt.
9- Cosa sono lePile elettrochimiche
91) Definizione : Pila elettrochimica un sistema chimico ottenuto collegando due elettrodi
mediante un setto poroso o un ponte salinoper mezzo del quale lenergia chimica liberata da una
reazione spontanea viene trasformata in energia elettrica.
92- Elettrodi : Gli elettrodipiusati sono di due specie: Elettrodi di riferimento ed Elettrodi di
misura
a)- Elettrodi di riferimento: hanno la grande caratteristica di facile reperibilit e di potenziale
elettrico noto e costante.
Sono elettrodi di riferimento : lelettrodo standard di idrogeno (S. H. E), lelettrodo acalomelano (Hg2Cl2) e lelettrodo a cloruro di argento AgCl
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b)- Elettrodi di misura: hanno la caratteristica che il loro potenziale, a temperatura costante,
dipende dalla concentrazione di uno solo dei sistemi redoxpresenti nella soluzione.
Appartengono agli elettrodi di misurapi comuni: lelettrodo a chinidrone, lelettrodo a vetro e
anche lelettrodo a cloruro di argento AgCl.
93- Descrizione dei vari tipi di elettrodi :
931- Elettrodo standard di idrogeno:E un elettrodo a gas formato da una lamina di platino a
forma quadrata (con 1 cm di lato) la cui superficie ricoperta da platino spugnoso (nero di platino)
che ha una elevata superficie di sviluppo. La lamina immersa per i 2/3 in una soluzione acquosa
di ioni H+ (H3O+)
la cui concentrazione (Zn+2
/Zn) 1M.
Sulla superficie della lamina gorgoglia idrogeno gassoso alla pressione di una atmosfera.
931a - Schematizzazione: lelettrodo viene cos schematizzato:
Pt / He (1 atmosfera) / H+ (1M)
Funzionamento: Sulla superficie non immersa della Lamina vengono adsorbite molecole di
idrogeno gassoso che diffondono nellintorno della superficie, immersa, con la qual cosa
nellinterfase lamina-soluzione si stabilisce lequilibrio elettro elettronico:2H+ + 2e ---- H2 gas
931b-Calcolo del potenziale di riduzione dellelettrodo a 25C:
Applicando la formula di Nernst si ha:
E=Pt(H2 satur.)/2H+1M)=E(2H+/H2)(RT/nF)ln([H+]2/[PH2J)=E(2H+/H2)+(0,05909/2xlog[H+]
2/1=
E(2H+/H2)+(0,05909/2xlog(1/2)= E(2H+/H2)=0,00
Cio il potenziale E dellelettrodo a idrogeno quello standard E il cui valore per conven-
zione uguale a 0 a tutte le temperature cio: E(2H+/H2)=0,00.
In questo caso particolare, cio quando la pressione dellidrogeno gassoso uguale ad 1 atmosfera
e quando la concentrazione degli ioni H+= 1 atmosfera lelettrodo funziona come elettrodo di
riferimento.
Se la lamina introdotta in una soluzione nella quale la [H+] non uguale a 1M ma con la
pressione dellidrogeno gassoso sempre uguale a 1 atm., il potenziale dellelettrodo si calcola con la
formula:
E=E(2H+/H2)+(0,05909/2)log[H+]
2= E(2H+/H2)+(0,05909/2)2log[H
+]= 0,05909log[H
+]
Ma dato che , per definizione, -log[H+]=pH avremo E=-0,05909xpH.
In questo caso, poich il potenziale dellelettrodo didrogeno dipende dalla concentrazione degli
ioni H+contenuti nella semicella esso pu essere impiegato come elettrodo di misura.
932- Elettrodo di riferimento a calomelano.
E un semielemento di riferimento assai usato e preferito a quello ad idrogeno perch pi
maneggevole, pi semplice e con valore di potenziale meno soggetto a variazioni,Lelettrodo a calomelano basato sullquilibrio soluzione/elettrodo:
Hg2+2
+ 2e ---- 2HgN.B.- Ricordo che il mercurio mercuroso Hg
+, non pu mai lavorare isolato ma sempre
doppio cio 2Hg+
oppure Hg2+2
9.33- Elettrodo di vetro.
Per la descrizione dellelettrodo di vetro rimando ad un testo qualificato.
Per specifico che questo elettrodo serve specialmente per la misura del pH (= logaritmo negativo
della concentrazione idrogenionica). Tale metodo basato sulla propriet di certe membrane di
vetro (Si tratta di vetri speciali le cui composizioni oscillano attorno al 72% di SiO2, al 20% si
Na2O, ed all8% di CaO.
10- Cos il polo relativo di un metallo?
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E la differenza di potenziale misurabile in una Pila, in cui il metallo immerso nella soluzione di un
suo sale costituisce un semielemento; laltro semielemento la coppia redox standard:
2H+ + 2e
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a)- Polo negativo (-) Zn ----- Zn2+ + 2e (ossidazione) E(Zn2+/Zn) = -0,76b)- Polo positivo (+) Cu2+ + 2e ----- Cu (riduzione) E(Cu2+/Cu) = +0,34Calcolare teoricamente a 25C, il potenziale di riduzione dellelettrodo di zinco e di rame.
Soluzione
a)-Calcolo il Potenziale di Riduzione a 25C, dellelettrodo di zinco applicando la reazione di
Nernst:E(Zn2+/Zn)=E(Zn2+/Zn)+(RT/nF)ln[Ox]
a/[Red]b sapendo che:
R=8,309xK-1xmoli=8,309VxCvK-1xmoli-1=8,309
T=(273+25)=298K
F=96500C/eq=96500
N=eq./mole=2
[Zn.]=1 (per convenzione)=1
[Zn2+]=concentrazione della forma ossidata
Applicando alla formula di Nernst i dati, cui sopra, ho:
E(Zn2+/Zn)=E(Zn2+/Zn)+(RT/nF)ln[Ox]a/[Red]b=
= -0,76+(8,309x298/2x96500)x2x3log[Zn2+]/[Zn]=
= -0,76+(0,059/2)xlog[Zn2+]/1== -0.76+(0,059/2) xlog[Zn2+]
b)- Determino il potenziale di riduzione a 25C dellelettrodo di rame applicando la reazione
di Nernst:
E(Cu2+/Cu)=E(Cu2+/Cu)+(RT/nF)xln[Ox]a/[Red]b
= +0,34+(8,309x298/2x96500)x2x3log[Cu2+]/[Cu]=
= +0,34+(0,059/2)xlog[Cu2+]/1=
= +0.34+(0,059/2) xlog[Cu2+]
c- Pertanto, allequilibrio, essendo E(Zn2+/Zn)= E(Cu2+/Cu) si possono eguagliare:
-0.76+(0,059/2) xlog[Zn2+] = +0.34+(0,059/2) xlog[Cu2+] cio anche:
log (aZn2+xCu)/ ZnxCu2+) = (0,34+0,76)/0,059 18,64logK= 10 19
c)- Risposte teoriche:
Le risposte teoriche per calcolare a 25C il potenziale di riduzione dellelettrodo di zinco e
rame sono:
a)- E(Zn2+/Zn)= -0.76+(0,059/2) xlog[Zn2+
]
b)- E(Cu2+/Cu)= +0.34+(0,059/2) xlog[Cu2+
]
logK=18,64 da cui ho K= 1019
Pila n 2
Nel Pila Daniel, a circuito chiuso, avvengono le due reazioni elettroniche.a)- Polo negativo In ---- Zn2+ + 2e (Ossidaz.) E(Zn/Zn2+)= -0,76b)- Polo positiva Cu
2++2e ---- Cu (Riduz.) E(Cu2+/Cu) = +0,34
Calcolare teoricamente a 25C, il potenziale di ossidazione dellelettrodo di zinco e di rame.
Soluzione
a)- Calcolo il potenziale di riduzione, a 25C, dellelettrodo di zinco, applicando lequazione di
Nernst:
E(Zn
/Zn2+) = Zn(Zn/Zn2+) (RxT/nxF)xln ([Ox]a/[Rid]b
= -0,76 (0,059/2)xlog[Zn2+]/[Zn]
= -0,76 (0,059/2)xlog[Zn2+]
b)- Calcolo il potenziale di ossidazione, a 25C, dellalettrodo di rame, applicando lequazionedi Nernst:
E(Cu/Cu2+) = E(Cu/Cu2+) (RxT/nF)xlog[Ox]a/[Rid.]b
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Fe3+ + e ---- Fe2+
c)- Calcolo il Potenziale di Riduzione dellelettrodo a 25C, applicando lequazione di Nernst:
E(Fe3+/Fe2+) = E(Fe3+/Fe2+)x+(RT/nF)ln]Ox]a/[Rid]b
= +0,77+(0,059/1)*log[Fe3+]/[Fe2+]
= +0,77+0,059*log[10-]/[10-2]
= +0,77+0,059*log10= +0,77+0,059*1
= +0,829 +0,83 VRisposta
E dimostrato che il Potenziale di Riduzione a 25C dato 0,83 Volt
Pila n 5
Il Potenziale di riduzione a 25C di un elettrodo di prima specie, formato da una lamina di
Alluminio immersa parzialmente in una soluzione acquosa contenente ioni Al3+
in concen-
trazione 0,1 M E(Al3+/Al) = -1,68 Volt. Dimostralo:
Soluzionea)- Simboleggiatura dellelettrodo dato:
Al / Al3+
b)- Reazione elettronica di Riduzione:
Al3+ +3e ---- Al
c)- Potenziale di Riduzione dellelettrodo a 25C. Applicando lequazione di Nernst, ho:
E(Al3+/Al) = E(Al3+/Al)+(RT/nF)*ln[Ox]a/[Rid]b
= E(Al3+/Al)+(0,059/n)*log[Al3+]/[Al]
Essendo E(Al3+/Al)= -1,66 V ho = -1,66+(0,059/3)*log[10-1]/1
= -1,66+(0,059/3*jog[10-1]
= -1,66+0,02*(-1)
= -1,66-0,02
= -1,68V (come dovevo dimostrare)
Risposta
Il Potenziale di Riduzione dellelettrodo dato 1,68 Volt, come dovevo dimostrare.
Pila n 6
In base ai dati tabulati (= reperibili in Tabella) dei potenziali standard di Riduzione a 25C
dei due seguenti sistemi:
Fe2+
+2e ---- Fe E(Fe2+/Fe) = -0,44 VAl
3+
3e ----
Al E(Al
3+
/Al) = -1,66 VPrevedere se il sistema Fe2+
/Fe, il cui Potenziale Standard di Riduzione meno negativo (= pi
positivo) di quello del sistema Al3+
/Al, ossider questultimo sottraendogli elettroni.
Schematizzare inoltre la Pila formata dal collegamento dei due sistemi e determinare le due
semireazioni spontanee che si verificano.
Soluzione
a)- Determino se lossidoriduzione possibile e ne verifico landamento:
E(Fe2+/Al3+) = E(Fe2+/Fe) - E(Al3+/Al) = (-0,44)-(-1,66)
= -0.64+1,66 = +1.22b)-Dato che la reazione avviene perch 1,22 V > 0 V, ne determino landamento:
3* | Fe2+
+ 2e ---- Fe
2* | Al ------------ Al3+
+ 3e3Fe2+ + 6e ----- 3Fe
2Al ---- 2Al3+ + 6e
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3Fe2+ + 2Al ----3Fe + 2Al3+
c)- Schematizzo la Pila formata dal collegamento dei due sistemi e ne determino landamento:
(-) Al | Al3+ || Fe2+ | Fe (+)
catodo (+) 3 | Fe2+ + 2e ---- Fe (Riducente)
anodo (-) 2 | Al ---- Al3+ + 6e (Ossidante)
3Fe2+
+ 6e ---- 3Fe2Al ---- 2Al3+ 6e
Totale 3Fe2+ + 2Al ----- 2Fe + 2Al3+
Risposte
1- Il sistema Fe2+/Fe avendo un sistema pi negativo del sistema Al3+/Al ossiderquestultimo sottraendogli elettroni.
2- Schematizzo la Pila formata dal collegamento dei due sistemi e ne determinolandamento:
a)- Al | Al3+
|| Fe2+
| Fe
b)- 3Fe2+
+ 2Al ----- 2Fe + 2Al3+
Pila n 7
Calcolare a 35C il Potenziale di Riduzione del sistema formato da una lamina di rame
immersa in una soluzione 1,00*10-2
N di CuSO4.
Soluzione
1-Determino la soluzione elettronica di riduzione:
Cu2+ + 2e ----Cu E(Cu2+/Cu) = +0,34 Volt
2-Applico lequazione di Nernst:
E(Cu2+/Cu) = E(Cu2+/Cu) + 0,059/2*log[Cu2+]
3 Dovendo esprimere [Cu2+
] in moli/litro, avendolo in equivalenti litro, effettuo la
trasformazione:
M = N / V = (1,00*10-2
/2) = 5,00*10-3
4- Calcolo il Potenziale richiesto:
E(Cu2+/Cu) = E(Cu2+/Cu) + 0,059/2*log[Cu2+]
= E(Cu2+/Cu) + 0,059/2*log 5,00*10-3
= +0,34 + q,050/2*log 5,00*10-3
= +0,27202 0,27 Volt.Risposta
Il potenziale richiesto : E(Cu2+/Cu) = 0,27 Volt.
Pila n 8
A ml. 50 di una soluzione 0,1N di ioni ferrosi Fe2+
vengono addizionati ml. 10 di una soluzione
di KMnO4 0.01N che ossida una parte degli ioni ferrosi a ioni ferrici (Fe2+
/Fe3+
).
Calcolare a 25C il Potenziale di Riduzione assunto da una lamina di platino immersa
nella soluzione risultante sapendo che il Potenziale Standardt a 25C del sistema Fe3+
/Fe2+
uguale a 0,77 Volt.
Soluzione
1- Determino il Potenziale della semicoppia: Fe3+/Fe2+:La lamina di platino in contatto con gli ioni Fe3+ e ioni di Fe2+ costituisce un elettrodo
Redox il cui Potenziale a 25C espresso dalla relazione
E(Fe3+/Fe2+) =E(Fe3+/Fe2+) +(RTn/nF)*ln[Fe3+
]/[Fe2+
]= E(Fe3+/Fe2+) +(8,309*(273+25))*2,303log[Fe3+]/[Fe2+]
= E(Fe3+/Fe2+) + (0,059/1)*log[Rfe3+]/[Fe2+]
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Pila n 10
Scrivere le semireazioni elettroniche e calcolare a 25C la f.e.m. standard (E(cella)) della
Pila cos schematizzata:
Zn | Zn2+
(1M) || Fe2+
(!M) | Fe3+
(1M) | Pt+
Soluzione
1- Scrivo le reazioni di semicoppia:Fe3+ + e ---- Fe2+ E(Fe3+/ Fe2+) = +0,77 VZn ---- Zn2+ + 2e E(Zn2+/ Zn ) = -0,76 V
2- Determino la f.e.m. cio Potenziale Standard corrispettivo:E(cella) = E(+) E(-)
|
= +0,77 (-0,76)
|
= +0,77 + 0,76
|
= +1,53 Volt
3- Scrivo la reazione che ne deriva:In base ai rispettivi Potenziali Standard la reazione deve essere scritta nel seguente modo:
2 | Fe3+ + e ---- Fe2+.
1 | Zn ---- Zn2+ + 2e
2Fe3+ 2e ---- 2Fe2+
Zn ---- Zn2+ + 2e
2Fe3+ + Zn---- Fe2+ + Zn2+
Risposte
1- La reazione di cella : 2Fe3+ + Zn---- Fe2+ + Zn2+2- La f.e.n. di cella (Standard) : 1, 53 Volt
Pila n 11
Calcolare a 25C la Costante di Equilibrio della reazione:
MnO4-+ 5Fe
3++8H
+----Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O
Essendo noto che:
E(MnO4-/ Mn2+) = +1,51 V. E(Fe3+ / Fe2+) = +0,77 V.
Soluzione
1- Determino la reazione di ossidoriduzione:1 |MnO4
- + 5e + 8H+ ----Mn2+ + 4H2O
5| Fe+2 -------------------- Fe3+ + e
MnO4-
+ 5e + 8H
+
---
Mn
2+
+ 4H2O5Fe+2 ----------------- 5Fe3+ + 5e
MnO4- + 5Fe2+ 8H+ ----Mn2+ + 5Fe3+ 4H2O
2- Determino la Costante di Equilibrio:logKeq.=n(E1-E2)/0,059 dato che: E(MnO4-/ Mn2+) = +1,51 V. e
=5(1,51-0,77)/0,059 dato che: E(Fe3+ / Fe2+) = +0,77 V.
= 3,70/0,059 = 62,62
3- Determino il valore di Keq. :aloglogKeq. = alog 62,62
= 4,13*10 62
Risposta
La Costante di Equilibrio richiesta : Keq. 4,13*1062
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Pila n12
Calcolare a 25C, la Costante di Equilibriodella seguente reazione:
2Cu2+
+ 4I-
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posso scrivere:
nEF=nExF + (-nE2F) e sostituendo i dati ho:
-8*1,4*F = -2E*F + (-6*1,08*F) dividendo tutto per F ho:
-8*1,4 = -2Ex 6*1,08
-11,2 = -2Ex-6,48 da cui:
2Ex = (11,2-6,48)/2Ex = 4,72/2 = 3,36 Volt
Risposta
Il Potenziale Standard cercato : E(IO4-/IO3-) = 2,36 Volt
Pila n 14
Calcolare, con laiuto della Tabella dei Potenziali Normali, il Potenziale di un
semielemento costituito da zinco Zn immerso in una soluzione di ZnSO4 0.2 M.
Soluzione
1- Lo ZnSO4 in soluzione, essendo un sale, completamente dissociato.Si consideri [Zn2+] 0,1 g. ioni /litro.
2- Dalla Tabella dei Potenziali Normali ho:Zn2+ + 2e----- Zn E(Zn2+/Zn) = -0,763 V.
3- Applicando la formula di Nernst ho:E(Zn2+/Zn) = E(Zn2+/Zn) +(R*T/nF)*ln[Zn2+]/[Zn]
= -0,763+(8,309*298/2*96500*2,203*log0,1/1
= -0.763+ 0.05909/2*log0,1
= -0,763+0,02955*log0,1
= -0,79255 -0,793 Volt.N.B.- Per lo zinco metallico [Zn] consideriamo lattivit unitaria (e costante)
Risposta
Il Potenziale richiesto : E(Zn2+/Zn) = -0,793 V.
Pila n 15
Calcolare il Potenziale di un elettrodo a idrogeno con H2(gas), a 1 atmosfera e con
[H+] =0.01 g.ioni/litro.
Soluzione
1- La soluzione elettronica :H+ + e------1/2 H2 o meglio
2H+ +2e---- H2 E(2H+/H2)=0,00
2-
Applicando la formula di Nernst ho:E(2H+/H2)= E(2H+/H2)+(RT/nF)*ln[H
+]2/PH2
N.B.- Ponendo uguale a 1 la pressione dellidrogeno gassoso,PH2 = 1 e quinsi:
E(2H+/H2)= E(2H+/H2) +(RT/nF)*ln[H+]2/PH2
= 0,00+(8,309*298/2*95600)*2,303log(1,00*10-2)2/1
= 0,00+(0,05909/2)*log(1,00*10-2)2
= 0,00+0,02955*log(1,00*10-4)
= 0,00+0,02955*(-4)
= -0,1182 -0,118 Volt.Risposta
Il Potenziale dellelettrodo dato : E(2H+/H2)= -0,118 Volt.
Pila n 16
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Calcolare il Potenziale di un elettrodo ad ossigeno alla pressione parziale dellossigeno di
0,2 atmosfere e con pH=6.
Soluzione
1- Dalla Tabella dei Potenziali Normali abbiamo:O2 + 4e + 4H
+ ----- 2H2O E(O2/2H20)=1,229 V
2- Applicando la formula di Nerst ho:E(O2/2H20)= E(O2/2H20)+(RT/nF)*ln[H+]2*PO2/[H2O]= 1,229+(8,309*298/4*96500)*2,303og(I1,00*10-6)4*0,2
= 1,229+(0,05909/4)*log(1,pp*10-24*0,2
= 1,229+0,01477*[-24)-0,69897
= 1,229-0,36
= 0,869 0,87 VoltRisposta
Il Potenziale dellelettrodo ad ossigeno nelle condizioni date : E(O2/2H20) = 0,86 V.
Pila n 17Calcolare il Potenziale di un Elettrodo dargento immerso in una soluzione 0,01M di HBr
e in presanza di HBr precipitato, sapendo che per AgBr il Prodotto di solubilit Ks(AgBr)=
=3,5*10-13
.
Soluzione
1. Dalla Tabella dei Potenziali Normali, ho:Ag+ + e-------Ag E(Ag+/Ag) = 0,799 Volt.
2. Applicando la formula di Nernst, ho:E(Ag+/Ag) = E(Ag+/Ag) +(RT/nF)*ln[Ag+]/[Ag]
3. Calcolo la concentrazione di [Ag+] servendomi de Ks(AgBr) e della molarit di HBr presente insoluzione:
essendo Ks(AgBr)=[Ag+][Br-] avr:
[Ag+]=Ks(AgBr)/[Br-] essendo HBr=0,01 M sar [Br-]=1,00*10-1M
=(3,5*10-13/1,00*10-2)= 3,5*10-13+2=3,5*10-11
4. Ed ora richiamando la formula di Nernst, calcolo il Potenziale E (AgBr) dellelettrodo dargentonelle condizioni date:
E(Ag+/Ag)= E(Ag+/Ag)+(RT/nF)*ln[Ag+]/[Sg] essendo [Ag]=1 ho
= +0,799+(8,309*298/1*96500)*2,303*log(3,5*10-11)
= +0,799+0,05909*(-10,45593)
= +0,799-0,61784
= +0,18116 +0,181 Volt
RispostaIl Potenziale dellelettrodo dargento nelle condizioni date E(Ag+/Ag)= +0,181 Volt.
Pila n 18
Calcolare il Potenziale di un elettrodo costituito da argento immerso in una soluzione 0,1
M rispetto a AgNO3 e 1,0 M rispetto a NH3. Per il complesso Ag(NH3)2+
si ha Ki=+6,8*10-8
.
Soluzione
1- Dalla Tabella dei Potenziali Normali ho:Ag+ + e------ Ag E(Ag+/Ag)= +0,799V
2- Applicando le formule di Nernst ho:E(Ag+/Ag)= E(Ag+/Ag)+(RT/nF)*ln[Ag
+
]/[Ag] essendo [Ag]=1 ho= E(Ag+/Ag)+(RT/nF)*ln[Ag
+]
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14
3 Per calcolare la concentrazione di [Ag+] considero la reazione di formazione del complessoe la relativa equazione di equilibrio:
Ag+ + NH3-----Ag(NH3)2+ dalla quale ne calcolo il Ki:
Ki(Ag(NH3)2+)=([Ag+][NH3]/[Ag(NH3)3
+]= 6,8*10-8
Con notevole approssimazione si pu considerare che tutto lAg+ sia impegnato nella
formazione di 0,1 g/moli per litro di soluzione di NH3. Si pu quindi calcolare con una certaprecisione la effettiva concentrazione di Ag+ nel seguente modo:
[Ag+]=Ki[Ag(NH3)2+]/[NH3]2= (6,8*10-8*0,1/0,22= 1,70*10-7
3- Richiamo la formula di Nernst ed ho:E(Ag+/Ag)= E(Ag+/Ag)+(RT/nF)*ln[Ag
+]
= 0,799+(8,309*298/1*96500)*2,303*log(1,70*10-7
= 0,799+(0,05909*(-6,76996)
= 0,39899 0,399 VoltRisposta
_Il Potenziale dellelettrodo nelle condizioni date : E(Ag+/Ag)= +0,399 Volt
Pila n 19
Calcolare la forza elettromotrice di una Pila (f.e.m.) , costituita da un elettrodo di zinco
(Zn) immerso in una soluzione 0,1 M di ZnSO4 e da un elettrodo immerso in una soluzione
0,01 M di KMnSO4, contenente 0,01 moli per litro di MnSO4 con pH=1.
Soluzione
1- Dalla Tabella dei Potenziali Normali ho:Zn+2 + 2e------ Zn E(Zn2+/Zn)= -0,763 V.
MnSO4- + 5e + 8H+----Mn2+ + 4H2O E(MnO4-/Mn2+)= 1,51 V.
2- Determino il Potenziale dellelettrodo di ossidazione: (MnO4-/Mn2+)E(MnO4-/Mn2+)= E(MnO4-/Mn2+)+(RT/nF)*ln[MnO4
-][H+]8/[Mn2+]
= +1,51+(8,309*298/5*96500)*2,303*log(1,00*10-2)*(1,00*10-1)8/(1,00*10-2)
= +1,51+(0,05909/5)*log(1,00*10-1)8
= +1,51+0,0118*(-8)
= +1,51*(-0,00454
= +1,41546 +1,415 V.3- Determino il Potenziale dellelettrodo di Riduzione: (Zn2+/Zn):E(Zn2+/Zn) = E(Zn2+/Zn)+(RT/nF)*ln[Zn
+2]/[Zn]
= -0,763+(8,329*298/2*96500)*2,303*log[Zn+2]/[Zn]
= -0,763+(0,5909/2)*log(1,00*10-1)/1
= -0,763+0,02955*log(10-1)
= -0,763-0,02855= -0,79255 -0793 v.
4- Determino la forza elettromotrice della Pila, facendo la differenza dei Potenziali dei dueelettrodi:
E(MnO4-/Zn2+) = E(MnO4-/Zn2+)=(f.m.) = E(MnO4-/Zn2+)= E(MnO4-/Zn2+)= -E(Zn2+/In)= +1,41546-(-0,79255)
= +1,41546+0,79255
= +2,2080 +2,21 Volt.Risposta
La forza elettromotrice (f.e.m.) della pila : E(MnO4-/Mn2+)= +2,21 Volt
Pila n 20
E stata realizzata una Pila con un elettrodo a calomelano saturo, avente un Potenziale di
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15
0,246 V. e con un elettrodo a idrogeno funzionante alla pressione dellidrogeno di 1 atmos-
fera. Si determinata una forza elettro motrice (f.e.m.) di 0,440 Volt.
Calcolare il pH della soluzione nellelettrodo a idrogeno.
Soluzione
1- Dalla Tabella dei Potenziali Normali ho:2H
+
+ 2e +---- H2 E(2H+/H2) = 0,00 V.2- Determino il Potenziale dellelettrodo a idrogeno:E(2H+/H2) = E(2H+/H2) + (RT/nF) * ln[H
+]2/[H2]
= 0,00 + (8,309*298/2*96500)* 2,303log[H+]2/1
= 0,00 + (0,05909/2) * log[H+]
= 0,00 + (-0,05909/2)*2*log[H+]
= 0.00 o,o5909* pH
= -0,05909 * pH
3- Determino il Potenziale dellidrogeno ricavandolo dalla f.e.m. e il pH:E(Hg
2+/H2) = f.e.m.= E(2Hg
2+/Hg2) - E(2H
+/H2) da cui ho
= E(2Hg2+
/Hg2) - E(2H+
/H2) = +0.44000 0,24000 = 0,20000 dalla quale ho
= 0,05909*pH = 0,20000 da cui hopH = (0,20000/9.95909 = 3,384667
3,38Risposta
Il pH della soluzione nellelettrodo a idrogeno nelle condizioni date : pH=3,38.
Pila n 21
Calcolare il Potenziale di un Elettrodo a Idrogeno immerso in una soluzione con pH = 7 e
con una pressione dellidrogeno gassoso di 1 atmosfera.
Soluzione
1- Dalla Tabella dei Potenziali Normali ho:2H+ + 2e---- H2 E(2H+/H2) = 0,00 V.
2- Determino il Potenziale dellElettrodo a Idrogeno applicando la formula di Nernst:E(2H+/H2) = E(2H+/H2) + (RT/nF)*ln[H
+]/[H2] dato che pH = 7
= 0,00 + (8,309*298/2*96500)*2,303*log[H+]2/1 [H+] = 10-pH = 1,00*10-7
= 0,00 + (0,05909/2) * log(1,00*10-7)2
= 0,00 + 0,029545 * (-14) = -0,41363
= -0,414 Volt
Risposta
Il Potenziale dellElettrodo a Idrogeno immerso in una soluzione con pH = 7 :
E(2H+/H2) = 0,414 Volt.
Pila n 22
Calcolare il pH di un Elettrodo a idrogeno il cui Potenziale : E(2H+/H2) = -0,02 V., con una
pressione dellidrogeno gassoso di 1 atmosfera.
Soluzione
1- Dalla Tabella dei Potenziali Normali ho:2JH+ + 2e---- H2 E(2H+/H2) = 0,00 V.
2- Determino il Potenziale dellElettrodo a Idrogeno applicando la formula di Nernst:E(2H+/H2) = E(2H+/H2) + (RT/nF)*ln[H
+]2/[H2] dato che [H+] = 1
= E(2H+/H2) + (RT/nF)*ln[H+]2
= 0,00 + (0,05909/2)*log[H+
]2
3- Dalla formula sopra ottenuta calcolo il pH:
E(2H+/H2) = (0,05909/2)*log[H+]2
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= 0,02966*log[H+]2
log[H+]2 = (E(2H+/H2) / 0,02955) = (-0,02 / 0,02955) = -0,67693
[H+] = 0,67693 = 0,45870 pH = -log[H+] = -log 0,45870 = -(-0,33847 = +0,33847
0,34
RispostaIl pH dellElettrodo a Idrogeno : pH = 0,34
Pila n 23
Calcolare il Potenziale di un elettrodo di zinco (Zn) immerso in una soluzione di ZnSO4
0,015 M.
Per Zn2+
+2e------ Zn si ha E(Zn2+/Zn) = -0,763Soluzione
1- Applicando la formula di Nernst per il calcolo del Potenziale richiesto, ho:E(Zn2+/Zn) = E(Zn2+/Zn) + (RT/nF)*ln[Zn
+2]/[Zn] Essendo [Zn] = 1 ho:
= E(Zn2+/Zn) + (RT/nF)*ln[Zn+2]= -0,763 + (8,309*298 / 2*96500) * 2,303 * log(1,50*10-2)
= -0,763 + (0,05909 / 2) * (-1,82381)
= -0,763 + (-0,05389)
= -0,763 0,05389 = -0,81688
-0,817 Volt.Risposta
Il Potenziale richiesto : E(Zn2+/Zn) = -0,817 V.
Pila n 24Calcolare, con laiuto della Tabella dei Potenziali Normali, il Potenziale di un elettrodo
costituito da mercurio immerso in una soluzione di KCl 0,1 M in presenza di Hg2Cl2solido.
Soluzione
1- Dalla Tabella dei Potenziali Normali ho:Hg2
2+ + 2e ------- 2Hg E(Hg22+
/2Hg) = +0,798
2- Determino la concentrazione dello ione Hg22+ dipendente ovviamente dal prodotto disolubilit del calomelano (= bel nero) Hg2Cl2:
Ks(Hg22+
/2Hg) = [Hg22+][Cl-]2 = 2,00*10-18.
La concentrazione dello ione cloridrico dipende pressoch esclusivamente dalla concen-
trazione del cloruro di potassio KCl .Ora dal Problema so che:
KCl = 0,1 M cio [K+] = [Cl-] = 0,1 M = 1,00*10-1.
Pertanto avr:
Ks(Hg22+
/2Hg) = [Hg22+][Cl-] da cui [Hg2
2+] = (Ks(Hg22+
/2Hg) / [Cl-])
= (2.00*10-18/ (1,00*10-1)2 = 2,00*10-16
3- Calcolo il Potenziale richiesto, con la formula di Nernst:E(Hg2
2+/2Hg) = E(Hg2
2+/2Hg) + (RT/nF)ln[Hg2
2+]
= +0,798 + (8,309*298/2*96500)*2,303*log(2,00*10-16
= +0,798+(0,05909/2)*log2,00*10-16.
= +0,798 0,56384 = +0,33416
+334 VoltRisposta
Il Potenziale dellelettrodo richiesto : E(Hg22+
/2Hg) = 0,334 V.
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Pila n 25
Per il permanganato in ambiente non eccessivamente basico si ha:
MnO4-+ 3e + 2H2O------MnO2 + 4 OH- con E(MnO4-/MnO2) = +1,69 Volt
Calcolare il Potenziale di un elettrodo di platino immerso in una soluzione di permanga-nato 0,01 M con pH = 7.
Soluzione
1- Applicando la formula di Nernst, scrivo il Potenziale richiesto:EPt(MnO4-/MnO2) = E(MnO4-/MnO2) + (RT/nF)*ln[MnO4
-][H2O]2/[MnO2][OH
-]2.
2- Determino il valore da attribuire alla concentrazione presente nella formula:[MnO4
-] = 1,00*10-2; [2O]2 = 12=1; [MnO2]=1; [OH
-]4= 1,00*10-1.
3- Riprendo la formula di Nernst e sostituisco i valori noti:EPt(MnO4-/MnO2) = E(MnO4-/MnO2) + (RT/nF)*ln[MnO4
-][H2O]2/[MnO2][OH
-]2.
= +1,69+(8,309*298/2*96500)*2,303*log(1,00*10-2*1/1*(1,00*10)4
= +1,69*(0,05909/3)*1026
= +1,69+(0,05909/3)*26= +1,69+0,512 = 2,20213
+ 2,202 V.Risposta
Il Potenziale dellelettrodo dato : E(MnO4-/MnO2) = +2,202 Volt.
Pila n 26
Per Chinone e idrochinone si ha:
Chinone + 2e + 2H+------ idrochinone con EPt(Chin/Idr.) = +0,699 V.
Calcolare il Potenziale di un elettrodo di platino immerso in una miscela equimolecolare
di Chinone e Idrochinone con pH = 5.
Quale sar il pH quando il Potenziale 0,500 V.?
Soluzione
1- Determino il Potenziale dellelettrodo a Chinidrone (= miscela equimilecolare) di Chinone eIdrochinone:
Chinone + 2e + 2H+------ Idrochinone con EPt(Chin/Idr.) = +0,699 V.
Da cui ho:
EPt(Chin/Idr.) = E(Chin/Idr.) + (RT/nF)*ln[Chin][H+]2/[Idr.] ma essendo
[Chinone] = [Idrochinone] avr:
EPt(Chin/Idr.) = E(Chin/Idr.) + (RT/nF)*ln[H+]2= EPt(Chin/Idr.)
= E(Chin/Idr.)+(0,05909/2)2log10
-pH
= +0,699+(0,05909*(-pH))
= +0,699 + (0,05909*(-51)
= +0,699-0,29545 = +0,40355
0,404 V.2- Determino il valore del pH allorch EPt(Chin/Idr.) = E(Chin/Idr.)= 0,500:EPt(Chin/Idr.) = E(Chin/Idr.) + 0,05909*pH Dalla quale ho:
pH=-( EPt(Chin/Idr.) - E(Chin/Idr.) / 0,05909) = (-0,500 0699)/0,05909
= (0,699-0,500)/0,05909 = +3,36774
+3,37Risposte
Il Potenziale dellelettrodo in questione : EPt(Chin/Idr.) = 0,404 Volt.Quando il Potenziale 0,500 V. avr un pH= 3,37
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Pila n 27
Calcolare il Potenziale di un elettrodo di argento immerso in HCl 1M in presenza di AgCl
precipitato, sapendo che per:
Ag+
+e ------Ag si ha E(Ag+/Ag) = +0,799E che il Prodotto di Solubilit di AgCl KsAgCl = 1,7*10
-10
.Soluzione
1- Dai dati del Problema ho:Ag+ +e------Ag E(Ag+/Ag) +0,799
2- Determino il Potenziale dellelettrodo applicando la formula di Nernst:E(Ag+/Ag) =E(Ag+/Ag)+(RT/nF)*ln[Ag
+]/[Ag]
3- Determino il valore delle concentrazioni presenti nella formula:[Ag] = 1
La concentrazione dello ione Ag+ dipende Pressoch esclusivamente dalla concentrazione di
HCl 1 M e ovviamente dal Prodotto di Solubilit di AgCl presente come precipitato; per cui
ho:
[H+]=[Cl-]=1M= 1,00*10 e ancoraKs(AgCl) = [Ag
+][Cl-] = 1,7*10-10 dalla quale ho:
[Ag+]= (E(Ag+/Ag)/Cl-)=1,7*10-10/1= 1,7*10-10= 1,7*10-10
4- Riprendendo la formula di Nernst scritta sopra, ho:E(Ag+/Ag) = E(Ag+/Ag) +(RT/nF)*ln[Ag
+]/[Ag]
= +0,799+(8,309*298/1*96500)*2,303log1,7*10-10= +0,799+0,05909*(-9,76955I
= +799-0,57728= +0,22172
= +0,222 VoltRisposta
Il Potenziale dellelettrodo dato : E(Ag+/Ag) = +0,222 Volt
Pila n 28
Calcolare il Potenziale di un elettrodo di mercurio immerso in una soluzione di KCl 1M
In presenza di Hg2Cl2 solido.
Utilizzare il Potenziale Normale dellapposita Tabella: E(Hg22+
/Ag) = +0,798.
Soluzione
1- Dalla Tabella dei Potenziali Normali ho:Hg2
2+ + 2e------2Hg E(Hg22+
/Ag) = +0,798.
2- Determino la concentrazione dello ione Hg22+ dipendente ovviamente dal Prodotto diSolubilit del calomelano Ks(Hg2Cl2) = 2,oo*10
-10
e della concentrazione dello ione cloridricoCl- dipendente dalla concentrazione di nKCl 1M presente nellelettrodo. Pertanto ho:
[K+] = [Cl-] = 1,00*10M e dal Ks ho:
Ks(Hg2Cl2) =[Hg22+][Cl-]2 dalla quale ho
[Hg22+]=( Ks(Hg2Cl2)/[Cl
-]2=(2,00*10-18/(1,00*110)2=2,00*10-18.
3- Calcolo il Potenziale richiesto con la formula di Nernst:E(Hg2Cl2)= E(Hg2Cl2)+(RT/nF)*ln[Hg2
2+]/[Hg]2 dato che [Hg]=1 ho:
= +0,798 + (8,309*298/2*96500)*2,303*log(2,00*10-18/1
= +0,798 + 0,05909/2*(-17,69897 = +0,798-0,052292
= +0,27508 +0,275 Volt.Risposta
Il potenziale dellelettrodo di mercurio nelle condizioni date :E(Hg2/2Hg)KCl 1M = +0,275 V.
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Pila n 29
Calcolare il Potenziale di un elettrodo di Ag immerso in HI 1M in presenza di AgI
precipitato sapendo che per :
Ag+
+ e------ Ag si ha E(Ag+/Ag) = 0,799E che il Prodotto di Solubilit di AgI Ks(AgI) =8,5*10
-17
Soluzione
1- Dalla Tabella dei Potenziali ho:Ag+ + e------Ag E(Ag+/Ag) = +0,799 V.
2- Applicando la formula di Nernst ho:E(Ag+/Ag) = E(Ag+/Ag) + (RT/nF)*ln[Ag
+]/[Ag]
3- Servendomi delle nozioni note, del Prodotto di Solubilit di AgI e della concentrazione diHI determino il valore delle concentrazioni presenti nella formula di Nernst:
[Ag]=18 essendo Ks(AgI)=[Ag+][I-] determino la concentrazione di [Ag+]
[Ag+]=Ks(AgI)/[I-] ma sapendo che HI=1M ho [H+]=[I.]=1 per cui ho:
[Ag+]=Ks(AgI)/[I-]=8,5*10-17/1,00*10=8,5*10-17.4- Riprendendo la formula di Nernst ho:
E(Ag+/Ag)HI 1M = E(Ag+/Ag) + (RT/nF)*ln[Ag+]/[Ag]
= +0,799 + (8,309*298/1*96500)*2,303*log8,5*10-17
= +0,799+0,05909*(-1607058)
= +0,799-0,94965
= -0,15061
-9,151 Volt.Risposta
Il Potenziale dellelettrodo proposto : E(Ag+/Ag) = -0,151 Volt.
Pila n 30
Calcolare,con laiuto della Tabella dei Potenziali Normali, la f.e.m. di una Pila i cui
elettrodi sono uno di cromo immerso in una soluzione contenente 0,15 g/ioni litro di Cu2+
e laltro di platino immerso in una soluzione di Fe2+
(0,02 g/ioni per litro) e di Fe3+
(0,13
g/ioni per litro).
Soluzione
1- Dalla Tabella dei Potenziali Normali ho:Fe3+ + e------ Fe2+ EPt(Fe3+/Fe2+)=+0,771
Cr3+ + 3e
-------
Cr E(Cr/Cr3+)= -0,742- Sapendo che:
f.e.m=E(Fe3+/Cr)=EPt(Fe2+/Fe3+)-E(Cr/Cr3+)determino i Potenziali dei due elettrodi:
EPt(Fe3+/Fe2+)= EPt(Fe3+/Fe2+)+(RT/nF)ln[Fe3+][Fe2+]
= +0,771+(0,05909*0,81291)
= +0,81904+0,819 V.E(Cr/Cr3+) = E(Cr3+/Cr)+(RT/nF)*ln[Cr
3+]/[Cr] = -0,74+(0,05909/3)*log(1,50*10-1
= -0,74-0,01623
= -0,75623
4- Ed ora determino la forza elettro-motrice (F.e.m.) richiesta:f.e.m.= EPt(Fe3+/Cr) = EPt(Fe2+/Fe3+) E(Cr/Cr3+)
= +0,81904 (-0,76623 = +1,57527
+1,575 V.
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Risposta
La f.e.m. richiesta EPt(Fe3+/Cr) = +1,575 Volt.
Pila n 31
Calcolare con laiuto della Tabella dei Potenziali Normali, la concentrazione di ioni Ag+
inUn semielemento ad argento (Ag/Ag
+) collegato con uno di calomelano (Ag2Cl2) saturo, sa-
pendo che per questultimo si ha un Potenziale di 0,2413 V. e che la f.e.m. della Pila :
0,43952 Volt.
Soluzione
1- Dalla Tabella dei Potenziali Normali, ho:Ag+ + e------Ag avente E(Ag/Ag+) =+0,799
Hg2+ + 2e------2Hg avente E(2Hg/Hg22+) = +0,798
2- Dalla formula per calcolare E(cella)((f.e.n.) determino il potenziale del semielemento adargento (Ag/Ag+):
E(cella) = f.e.m. = E(Ag/Ag+) E(Hg/Hg2+)
= +0,43952 + 0,2413= +0,68082 Volt
3- Determino la concentrazionE [AG+] dalla formula di Nernst per il calcolo del Potenziale delsemielemento argento (AG/Ag+):
E(Ag/Ag+) = E(Ag/Ag+) + (RT/nF)*ln[Ag+]/[Ag]
Ed essendo [Ag]=1 e (RT/nF) = 0,06909 essendo n=1 ho:
E(Ag/Ag+) = E(Ag/Ag+) + (RT/nF)*ln[Ag+]/[Ag]
= E(Ag/Ag+) + 0,05909*log [Ag+]
[Ag+] = 10 [E(Ag/Ag+) E(Ag/Ag+)]/0,05909 = 10 [0,68082-0,79900]/0,05909]= 10-2
Risposta
La concentrazione [Ag+] nel semielemento dato : [Ag
+] = 0,01 = 1,00*10
-2
Pila n 32
Calcolare con laiuto della Tabella dei Potenziali Normali, la Costante di Equilibrio della
reazione:
Cr2O72-
+ 5Fe2+
+ 14H+------ Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O
Soluzione
1- Dalla Tabella dei Potenziali ho:Cr2O7
2- + 6e + 14H+-------2Cr3+ + 7H2O avente E(Cr2O72-) = +1,33
Fe3+ + e ------- Fe2+ avente E(Fe3+/Fe2+) = +0,771
2-
Dalla formula, calcolata precedentemente, della Costante di Equilibrio ho:logKeq = n(Eox Ered)/0,05909
=n[E(Cr2O72-/2Cr3+) E(Fe3+/Fe2+)]/ 0,05909] essendo n = 6 avr
= 6*(1,330 0,771)/0,05909 =
= 3,35400/0,05909
= 56,76087 dalla quale ho:
alog logKeq = 10Keq =10 56,76087 = 5,76590*1056
Keq 5,77*1056
Risposta
La Costante di Equilibrio della reazione proposta : Keq = 5,77*1056
Pila n 33
8/4/2019 Chimica 03 Elementi Galvanici o Pile
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Calcolare, con laiuto della Tabella dei Potenziali Normali, la costante di equilibrio della
reazione:
2HgCl2 + Sn2+
+ 2Cl------Hg2Cl2+ SnCl4
Soluzione
1- Dalla Tabella dei Potenziali ho:2Hg
2+
2e------Hg22+
avente E(2Hg2+/Hg22+) = +0,920Sn4+ + 2e-----Sn2+ avente E(Sn4+/Sn2+) = +0,150
2- Dalla formula di Nernst scrivo i potenziali delle due semipile:E(2Hg2+/Hg22+)= E(2Hg2+/Hg22+) +(RT/nF)*ln[Hg
2+]2/[Hg22+]
E(Sn4+Sn2+) = E(Sn4+/Sn2+) +(RT/nF)*ln[Sn4+]/[Sn2+]
3- Determino la Costante di Equilibrio e dato che allequilibrio:E(2Hg2+/Hg22+) =E(2Hg2+/Hg22+) e ho anche:
E(2Hg2+/Hg22+)+(RT/nF)*ln[Hg2+]2/[Hg2
2+] =E(Sn4+/Sn2+) +(RT/nF)*ln[Sn4+]/[Sn2+]
Dalla quale essendo RT/F = 0,05909 ho:
E(2Hg2+/Hg22+) ESn4+/Sn2+) = (0,05909/2)*log[Sn4+][Sn2+] log[Hg2+]2/[Hg22+] ossia
E(2Hg2+/Hg22+) ESn4+/Sn2+) = 0,02955*log[Sn4+][Hg22+] /[Sn2+][Hg2]
2
Ora essendo [Sn4+][Hg22+] /[Sn2+][Hg2]2= K ho:E(2Hg2+/Hg22+) ESn4+/Sn2+) = 0,02955*log Keq da cui hoLog Keq = [E(2Hg2+/Hg22+) ESn4+/Sn2+)]/0,02955 = (0,920 0,150) / 0,02955)
Keq = 10Keq = 10(0,920 0,150) / 0,02955) = 10 26,05763 = 1,14164*10 26
Risposta
La Costante di Equilibrio della reazione data : Keq(2Hg2+/Sn4+)= 1,14*1026
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