Esercizi svolti di elettrochimica
Gen05

Esercizi svolti di elettrochimica

Gli esercizi di elettrochimica attengono svariati argomenti tra cui la valutazione della spontaneità di una reazione, il calcolo del potenziale di una cella in condizioni standard e non standard, il calcolo della variazione di energia libera, l’applicazione delle leggi di Faraday. La valutazione dei potenziali standard di riduzione, ovvero del potenziale riferito all’elettrodo standard a idrogeno a cui viene assegnato per convenzione un potenziale E° = 0.00 V consente di determinare se una reazione redox possa avvenire spontaneamente in condizioni standard. Esercizi Calcolare la f.e.m. relativa alle seguenti reazioni e prevedere la loro 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) a) Dalla tabella dei potenziali standard di riduzione: 2 H+ + 2 e– → H2   E° = 0.00 V F2 + 2 e– →  2 F–     E° = + 2.87 V Per la semireazione di ossidazione di H2 il potenziale E° vale 0.00 V quindi il potenziale della reazione vale + 2.87 + 0.00 = + 2.87 V che, essendo maggiore di zero, indica che la reazione è spontanea b) Dalla tabella dei potenziali standard di riduzione: Cu2+ + 2 e– → Cu   E° = + 0.337 V Quindi per la semireazione di ossidazione Cu → Cu2+ + 2 e–  il potenziale E° vale – 0.337 V Ba2+ + 2 e– → Ba   E° = – 2.90 V Il potenziale della reazione vale E° = – 0.337 – 2.90 = – 3.24 V quindi la reazione non è spontanea c) Dalla tabella dei potenziali standard di riduzione: Fe2+ + 2 e– → Fe   E° = – 0.440 V Fe3+  + 1 e– → Fe2+   E° = 0.771 V Quindi per la semireazione di ossidazione Fe2+ → Fe3+  + 1 e–  il potenziale E° vale – 0.771 V Il potenziale della reazione vale E° = – 0.440 – 0.771 = – 1.211 V quindi la reazione non è spontanea Calcolare la f.e.m. e la variazione di energia libera a 298 K per la reazione in ambiente acido: Cu+ + NO3– → Cu2+ + NO Innanzi tutto si bilancia la reazione per conoscere il numero n di elettroni coinvolti: Cu+ → Cu2+ + 1 e– NO3– + 4 H+ + 3 e– → NO + 2 H2O Affinché il numero di elettroni persi sia uguale a quelli acquistati è necessario moltiplicare per 3 la prima semireazione: 3 Cu+ →3 Cu2+ + 3 e– che, sommata alla seconda, ci dà la reazione bilanciata: 3 Cu+ NO3– + 4 H+ →3 Cu2+ + NO + 2 H2O Il numero n di elettroni coinvolti è pari a...

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