Uno studente ha scritto:
Salve professoressa, siccome non riesco a risolvere il seguente esercizio vorrei il suo aiuto. Il testo è questo.
Sapendo che a 25 °C la f.e.m. della seguente pila
(-) Hg/HgCl2 2·10-2 M // NaClO4 0,1 M, NaCl 5·10-2 M, HNO3/Pt (+)
vale 0,490 V, calcolare la concentrazione dell’acido nitrico presente nel semielemento di destra.
Ecco l’aiuto:
La f.e.m. di una pila corrisponde alla differenza tra il potenziale di riduzione del catodo, che è il polo positivo, e il potenziale di riduzione dell’anodo, che è il polo negativo. A partire dall’equazione di Nernst e dai valori tabulati di E° è possibile calcolare il potenziale di riduzione dell’anodo. Si può così determinare il valore del potenziale di riduzione del catodo; se, con l’equazione di Nernst, lo si esprime in funzione della concentrazione delle specie coinvolte nella semireazione di riduzione elettrodica, che è
ClO4- + 8 H+ + 8 e- = Cl- + 4 H2O
resta come unica incognita la concentrazione degli ioni H+.
I calcoli in dettaglio sono questi:
f.e.m. = Ecat – Ean = 0,490 V
E°Hg2+/Hg = 0,851 V EHg = E°Hg2+/Hg + (0,0592/2) log [Hg2+]
EHg = 0,851 + (0,0592/2) log 2·10-2 = 0,801 V = Ean
f.e.m. + EHg = Ecat
0,490 V + 0,801 V = Ecat = 1,291 V = ECl
ECl = E°ClO4-/Cl- – (0,0592/8) log {[Cl-]/[ClO4-][H+]8} E°ClO4-/Cl- = 1,389 V
1,291 = 1,389 – (0,0592/8) log (5·10-2 / 0,1·[H+]8)
1,291 – 1,389 + 0,0022 = (0,0592/8) log [H+]8
[H+] = 2,4·10-2 M
In conclusione, la concentrazione dell’acido nitrico nel semielemento di destra deve essere 2,4·10-2 mol/L.