1) - CHIMICA e scuola

ELETTRODEPOSIZIONE
1) Qual è il principale fattore che distingue la potenziometria dall’elettrogravimetria?
2) Quale relazione c’è fra una pila e una cella elettrolitica?
3) Descrivi la polarizzazione da concentrazione e i modi per minimizzarla o esaltarla.
4) Descrivi la polarizzazione cinetica
5) E’ possibile avere la deposizione di nichel da una soluzione acquosa di NiSO4? Motiva la
risposta
6) E’ possibile avere la deposizione di stagno da una soluzione acquosa di SnSO4? Motiva la
risposta
7) È possibile ottenere la deposizione dei metalli alcalini ed alcalini terrosi in soluzioni
acquose?
8) È possibile ottenere la deposizione dei metalli alcalini ed alcalini terrosi in soluzioni
acquose?
9) Perché applicare una ddp uguale a quella calcolata dalle equazioni di Nerst non è
sufficiente?
10) Enuncia la legge di Faraday sull´elettrolisi.
11) Descrivi i processi che consentono ad una specie chimica di muoversi in una soluzione.
12) Quale utilità pratica può avere l’utilizzo di un elettrodo a goccia di mercurio?
13) Perché l’elettrogravimetria su platino ha poche applicazioni? Come si svolge in pratica?
14) Quando la sovratensione da polarizzazione cinetica diventa significativa?
15) Perché l’elettrogravimetria su platino ha poche applicazioni? Come si svolge in pratica?
16) Su quale dei seguenti metalli è maggiore la polarizzazione cinetica (sovratensione)? E su
quale metallo è minore?
Pb - Pt - Hg
17) Quando è opportuno usare l’elettrodeposizione a corrente costante (potenziale non
controllato?
18) Quando è opportuno usare l’elettrodeposizione a potenziale controllato?
19) Spiegare perchè l’esecuzione di un `elettrolisi richiede un potenziale superiore a quello
teorico
20) Descrivi i termini che compaiono nell`espressione del calcolo della tensione pratica di
elettrolisi.
21) Descrivi la curva corrente I in funzione del potenziale applicato E che si ottiene in una cella
elettrolitica
22) Una soluzione contiene Pb(NO3)2 1 M a pH=0. E’ possibile che all’anodo avvenga la
reazione di ossidazione del piombo Pb2+ → PbO2?
23) Una soluzione di AgNO3 0,1 N tamponata a pH= 1 , viene elettrolizzata con elettrodi di Pt,
applicando una d.d.p di 1,8 V. La sovratensione nelle condizioni di elettrolisi è 0,15 V per
l`idrogeno e 0,47 V per l`ossigeno. Calcolare:
a) se durante l’elettrolisi può svilupparsi idrogeno
b) che intensità di corrente si avrà quando la concentrazione dell`Ag+ è 10-6M e la
resistenza (supposta costante) della soluzione è 2 ohm.
o
E (Ag)= 0,80 V E° (H2O)= 1,229 V
24) Abbiamo una soluzione di solfato di zinco a concentrazione unitaria. Descrivere le reazioni al
catodo e all’anodo nei due casi seguenti (servirsi dei dati in calce al testo):
a) Anodo e catodo di platino.
b) Anodo di platino e catodo di mercurio
Calcolare nei due casi la tensione minima da applicare agli elettrodi.
Per il caso A calcolare i grammi di sostanza depositata al catodo dopo il passaggio di una
corrente di 1,2 A per 45 minuti.
E° Zn2+/Zn = - 0,76 V
E° Cd2+/Cd = - 0,40 V
E° H2O/ O2 = 1,23 V
Sovratensione H2 e O2 su platino = trascurabile
Sovratensione H2 su Hg = 1,12 V
25) Abbiamo una soluzione di solfato di cadmio a concentrazione unitaria e pH = 0. Descrivere le
reazioni al catodo e all’anodo nei due casi seguenti (servirsi dei dati in calce al testo):
a) Anodo e catodo di platino.
b) Anodo di platino e catodo di mercurio
Calcolare nei due casi la tensione minima da applicare agli elettrodi.
Per il caso A calcolare i grammi di sostanza depositata al catodo dopo il passaggio di una
corrente di 0,8 A per 70 minuti.
E° Zn2+/Zn = - 0,76 V
E° Cd2+/Cd = - 0,40 V
E° H2O/ O2 = 1,23 V
Sovratensione H2 e O2 su platino = trascurabile
Sovratensione H2 su Hg = 1,12 V
26) Sottoponiamo a elettrolisi una soluzione 1 M di stagno a pH 6.
Mostrare che al catodo si riduce effettivamente lo stagno.
Calcolare la tensione minima da applicare, trascurando le sovratensioni.
Calcolare la quantità di stagno depositata dopo un’ora, supponendo di utilizzare una corrente
di 0,5A.
27) Una soluzione acquosa contiene AlCl3 e CdCl2 a concentrazione unitaria. Il pH della soluzione è
0. Supponendo di sottoporre ad elettrolisi la soluzione e sapendo che la sovratensione è 0,15 V
per l`idrogeno e 0,47 V per l`ossigeno stabilire quale specie si scarica all’anodo e quale al
catodo.
28) Una soluzione acquosa contiene FeCl3 e ZnCl2 a concentrazione unitaria. Il pH della soluzione è
0. Supponendo di sottoporre ad elettrolisi la soluzione e sapendo che la sovratensione è 0,15 V
per l`idrogeno e 0,47 V per l`ossigeno stabilire quale specie si scarica all’anodo e quale al
catodo.
29) Durante un'elettrolisi, al catodo si ritrovano i seguenti ioni: Ni2+, Sn2+, Pb2+, e H3O+. Quale
prodotto si forma al catodo quando le condizioni sono standard? Facendo passare una corrente
di 4,50 A, quante moli di tale prodotto si sono formate dopo 2 ore e 15 minuti?
30) Durante un'elettrolisi, al catodo si ritrovano i seguenti ioni: Ni2+(0,1M) , Sn2+(0,1M),
Pb2+(0,01M), e H+(0,01M). Quale prodotto si forma al catodo?
Facendo passare una corrente di 4,50 A, quante moli di tale prodotto si sono formate dopo 2 ore
e 15 minuti?
31) Per argentare una forchetta la si immerge in una soluzione di nitrato di argento a pH=2 e si
esegue l’elettrolisi. Scrivere le reazioni che avvengono al catodo e all’anodo e calcola la minima
ddp che deve essere applicata per far avvenire la reazione
32) Una soluzione contiene Ni2+ e Zn2+ entrambi 1M. Il pH della soluzione è 0.
Decidere quale reazione avviene nella cella, nel caso in cui:
a. non si tenga conto della sovratensione
b. nel caso in cui si tenga conto della sovratensione (su Pt H2 = 0,67 V O2 = 1,47 V )
In entrambi i casi si calcoli il valore della tensione minima da applicare.
Nel caso in cui al catodo si depositi un metallo decidere se è meglio lavorare a potenziale
controllato o a corrente costante. Motivare la risposta
33) Uno dei modi per determinare il piombo è quello di farlo depositare all’anodo come PbO2 da
una soluzione di Pb++.
Supponendo di avere una soluzione di Pb++ e Sn++ 1 M a pH = 0.
 Mostrare quali reazioni avvengono a catodo e anodo nei casi:
a) Non si tenga conto delle sovratensioni
b) Si tenga conto delle sovratensioni ( su platino  H2 = 0,67 V  O2 = 1,49 V )
 Si calcoli in entrambi i casi quale deve essere la tensione da applicare agli elettrodi.
 Applicando una tensione esattamente uguale a quella calcolata al punto precedente, siamo
sicuri che avremo la reazione di scarica agli elettrodi? Spiega
E° Pb++/Pb = -0,23 V
E° Sn++/Sn = -0,14 V
E° PbO2 /Pb++ = 1,8 V
E° O2/H2O = 1,23 V
34) Una soluzione contiene Cu++ e Pb++, entrambi 1 M.
Il pH della soluzione è zero.
La sovratensione dell’idrogeno su platino è H2 = 0,43 V
E° Cu++ /Cu = 0,34 V
E° Pb++/Pb = -0,13 V
E° H2O/O2 = 1,23 V
Sottoponiamo la soluzione a elettrolisi.
a) Scrivere le reazioni al catodo e indicare l’ordine di scarica (motivando la risposta)
b) Scrivere la reazione all’anodo.
c) Calcolare il potenziale da applicare
d) Per quale motivo il potenziale da applicare in realtà deve essere superiore a quello
teorico calcolato?
e) Se il volume della soluzione è 100 ml e contiene 0,8 grammi di Cu++, calcolare la
quantità di rame residuo dopo un’ora esatta di elettrodeposizione condotta con una
corrente di 0,5 A.
f) Calcolare, a questo punto, il potenziale che deve essere applicato.
g) Dire se, con questo potenziale si deposita anche qualche altra sostanza al catodo.
Legge di Faraday
35) Quanti Coulomb sono necessari per depositare 0,1 g di cobalto da una soluzione acquosa di un
sale di cobalto (II)? Quanti ampere sono necessari per depositarne la stessa quantità in 20 minuti
e 20 secondi? Qual è il volume di ossigeno che si sviluppa a c.n. con la stessa quantita`di
corrente ? Scrivi le semireazioni catodiche ed anodiche.
36) Calcolare quanti Coulomb sono necessari per ridurre 5,9340 g di Sn4+ a Sn2+ .
37) Una soluzione acquosa contiene AlCl3 e CdCl2 a concentrazione unitaria. Il pH della soluzione è
0. Supponendo di sottoporre ad elettrolisi la soluzione e sapendo che la sovratensione è 0,15 V
per l`idrogeno e 0,47 V per l`ossigeno stabilire quale specie si scarica all’anodo e quale al
catodo.
38) Una soluzione acquosa contiene FeCl3 e ZnCl2 a concentrazione unitaria. Il pH della soluzione è
0. Supponendo di sottoporre ad elettrolisi la soluzione e sapendo che la sovratensione è 0,15 V
per l`idrogeno e 0,47 V per l`ossigeno stabilire quale specie si scarica all’anodo e quale al
catodo.
39) Quante Kg di alluminio si formano da un’elettrolisi in cui si fa passare attraverso la cella una
corrente di 2,00 A per per 20,00 ore?
40) Durante un'elettrolisi, al catodo si ritrovano i seguenti ioni: Ni2+, Sn2+, Pb2+, e H3O+. Quale
prodotto si forma al catodo quando le condizioni sono standard?
Facendo passare una corrente di 4,50 A, quante moli di tale prodotto si sono formate dopo 2 ore
e 15 minuti?
41) Durante l'elettrolisi di una soluzione di AgNO3 si separa Ag al catodo e si libera ossigeno
all'anodo. Il passaggio di corrente elettrica ha determinato la elettrodeposizione di 20,1 g di Ag
metallico. Calcolare quanti Coulomb sono passati nel circuito e quanti litri di ossigeno (a C.N.)
si sono liberati all’anodo
42) Durante l'elettrolisi di una soluzione di AuCl3 si separa oro al catodo e si libera cloro
all'anodo. Il passaggio di corrente elettrica ha determinato la elettrodeposizione di 97,2 g di Au
metallico. Calcolare quanti Coulomb sono passati nel circuito e quanti litri di cloro (a C.N.) si
sono liberati all’anodo
43) Durante l'elettrolisi di una soluzione di CuSO4 si separa Cu al catodo e si libera ossigeno
all'anodo. Il passaggio di corrente elettrica ha determinato la elettrodeposizione di 17,4 g di Cu
metallico. Calcolare quanti Coulomb sono passati nel circuito e quanti litri di ossigeno (a C.N.)
si sono liberati all’anodo
44) Durante l'elettrolisi di una soluzione di BiCl3 si separa Bi al catodo e si libera cloro all'anodo. Il
passaggio di corrente elettrica ha determinato la elettrodeposizione di 140,1 g di Bi metallico.
Calcolare quanti Coulomb sono passati nel circuito e quanti litri di cloro (a C.N.) si sono liberati
all’anodo
45) Durante l'elettrolisi di una soluzione di PbSO4 si separa Pb al catodo e si libera ossigeno
all'anodo. Il passaggio di corrente elettrica ha determinato la elettrodeposizione di 176 g di Pb
metallico. Calcolare quanti Coulomb sono passati nel circuito e quanti litri di ossigeno (a C.N.)
si sono liberati all’anodo
46) Durante l'elettrolisi di una soluzione di PdCl2 si separa palladio al catodo e si libera cloro
all'anodo. Il passaggio di corrente elettrica ha determinato la elettrodeposizione di 88,3 g di Pd
metallico.Calcolare quanti Coulomb sono passati nel circuito e quanti litri di cloro (a C.N.) si
sono liberati all’anodo
47) Calcolare quanti grammi di Al vengono depositati al catodo di una cella elettrolitica contenente
AlCl3 quando si faccia passare una corrente di 16,0 10-02 A, per 45 minuti.
48) L'idrogeno viene preparato per elettrolisi dall'acqua. All'anodo si sviluppa ossigeno, al catodo si
sviluppa idrogeno. Calcolare quanti Coulomb occorrono per preparare 20,0 l di H2 (a 298 K e 1
atm) e quanti litri di O2 vengono contemporaneamente prodotti all'anodo, nelle stesse
condizioni di T e P.
49) Durante l'elettrolisi di una soluzione di AgNO3 si separa Ag al catodo e si libera ossigeno
all'anodo. Il passaggio di corrente elettrica ha determinato la elettrodeposizione di 53,1 g di Ag
metallico. Calcolare quanti Coulomb sono passati nel circuito.
50) Un ottone contiene presumibilmente il 65% di rame. Un grammo esatto di lega viene attaccato
con HNO3 e la soluzione ottenuta viene sottoposta a elettrolisi con una corrente costante di 2A.
Per quanto tempo è necessario protrarre il processo elettrolitico.
51) Una corrente elettrica deposita al catodo 6,45 g di rame da una soluzione acquosa di CuCl2.
Nello stesso tempo la stessa quantità di corrente provoca la precipitazione di 3,94 g di un
metallo sconosciuto bivalente. Di quale metallo si tratta?
52) Una corrente di 0,0965 A passa per 1000 secondi attraverso 50 ml di soluzione di NaCl 0,1 M.
Se avvengono le seguenti reazioni:
al catodo:
2 e + 2 H2O → H2 + 2 OHall'anodo:
2Cl- → Cl2 + 2e
quale sarà la concentrazione di ioni ossidrile nella soluzione finale assumendo che essa abbia
ancora
volume = 50 ml?