Un problema di elettrochimica

Annalisa ha scritto:

Gentile Professoressa, non riesco a risolvere questo esercizio.

Quanti coulomb sono necessari per l’ossidazione anodica di 1,0 L di solfato di cromo(III), Cr₂(SO₄)₃ con concentrazione di 0,50 mol/L, ad acido cromico H₂CrO₄, se si ha un rendimento di corrente dell’80%? La semireazione da bilanciare di interesse è

a Cr³⁺  +  b H₂O → c H₂CrO₄ + d H⁺ + m elettroni

Rispondo così:

Per prima cosa, occorre bilanciare la semireazione di ossidazione:

Cr³⁺  +  4 H₂O →H₂CrO₄ + 6 H⁺ + 3 e^-

Le moli di Cr³⁺ in soluzione sono doppie rispetto a quelle del sale di cromo Cr₂(SO₄)₃ da cui deriva, quindi:

n Cr³⁺ = 0,50 mol/L · 1,0 L · 2 = 1,0 mol.

Per ogni mole di ioni Cr³⁺ è necessario il triplo di moli di elettroni, quindi in tutto servono 3,0 mol di elettroni, e di conseguenza 3,0 faraday. La carica, Q_teorica, necessaria per l’ossidazione pertanto è:

Q_teorica = 96500 C/mol · 3,0 mol = 289500 C

Siccome il rendimento di corrente rappresenta il rapporto fra la quantità di sostanza prodotta e quella che si sarebbe dovuta ottenere sulla base delle leggi di Faraday, possiamo concludere che serve una maggiore quantità di carica per ottenere il risultato atteso; il suo valore si ottiene moltiplicando Q_teorica  per 100 e dividendo poi il risultato per 80. Quindi:

Q_effettiva = (Q_teorica / rendimento%) · 100 = (289500 C / 80) · 100 = 361875 C

Tenendo conto delle cifre significative, la carica necessaria per l’ossidazione anodica è 3,6·10⁵ C.

Buon lavoro, Annalisa!