Danilo I ha chiesto in Matematica e scienzeChimica · 1 decennio fa

Esercizio Pila elementi galvanici?

La costante di equilibrio della reazione

2MnO4- + 10Cl- +16H3O+ <--> 2Mn2+ + 5Cl2 + 24H2O

vale pKc=-25 a 25°C. Determinare alla stessa temperatura la fem della pila

Pt|MnO4-, Mn2+, pH=1||Cl-|Pt Cl2.

Dove le concentrazioni sono:

MnO4- = 0.1M

Mn2+ =5X10^-3 M

Cl- =0.1M

Cl2= 1atm

Suggerimento: all'equilibrio ΔE=0 allora è possibile ricavare ΔE°

Risultato ΔE=9.72mV

1 risposta

Classificazione
  • 1 decennio fa
    Risposta preferita

    Lancenigo di Villorba (TV), Italy

    La reazione redox

    2 MnO4-(aq) + 10 Cl-(aq) + 16 H3O+(aq) <---> 2 Mn++(aq) + 5 Cl2(g) + 24 H2O(aq)

    si può immaginare come la rappresentazione condensata dei fenomeni attinenti il funzionamento della seguente Cella Voltaica (meno propriamente detta Pila)

    Pt(s) | MnO4-(aq), Mn++(aq), pH=1 // Cl-(aq) | Cl2(g) | Pt(s)

    Essendo nota la forte influenza della temperatura, si opera a condizioni termostatate alle quali si é determinato che

    Keq = 1.0E+25 = |Mn++|^2 * (p,Cl2)^5 / (|MnO4-|^2 * |Cl-|^10 * |H+|^16)

    "Keq" risulta la COSTANTE D'EQUILIBRIO DELLA REAZIONE ovvero parametro termodinamico che vincola tra loro le concentrazioni delle 5 specie chimiche coinvolte in equilibrio.

    Si sa, storicamente fu l'EQUAZIONE ISOTERMA DI VAN'T HOFF

    Delta(G) = Delta(G°) + R * T * SUM[nu,i * LN(a,i)]

    a permettere la prima correlazione fisico-matematica a proposito della Costante d'Equilibrio : infatti, la Costante impone le condizioni d'equilibrio che sono per altro reversibili e di qui devono essere :

    ---> SUM[nu,i * LN(a,i)] = LN(Keq) ;

    ---> Delta(G) = 0 ;

    perciò si ricava

    Delta(G°) + R * T * LN(Keq) = 0

    Delta(G°) = 0 - R * T * LN(Keq) = 0 - 8.31 * (273 + 25) * LN(1.0E+25) = -142600 J/mol

    Fu poi lo scienziato tedesco NERNST a stabilire che detta VARIAZIONE DI ENERGIA DI GIBBS può correlare quello che lui definì POTENZIALE ELETTRICO REVERSIBILE

    Delta(E°) = 0 - Delta(G°) / (n * F) = 0 - (-142600) / (10 * 96500) = +0.148 V

    ma solo se preso a rigorose condizioni d'equilibrio.

    Data la regola di proporzionalità data da Nernst, si perviene all'equazione che stima la F.E.M. di Cella Voltaica in dipendenza della concentrazione degli elettroliti

    F.E.M. = Delta(E) = Delta(E°) - R * T * LN[|Mn++|^2 * (p,Cl2)^5 / (|MnO4-|^2 * |Cl-|^10 * |H3O+|^16)] / (n * F)

    F.E.M. = Delta(E) = Delta(E°) - 0.059 * LOG[|Mn++|^2 * (p,Cl2)^5 / (|MnO4-|^2 * |Cl-|^10 * |H3O+|^16)] / n

    che ha immediata applicazione

    F.E.M. = Delta(E) = 0.148 - 0.059 * LOG[|5.0E-3|^2 * (1.0)^5 / (|0.1|^2 * |0.1|^10 * |0.1|^16)] / 10

    F.E.M. = 0.148 - 0.059 * 20.6 / 10 = +0.01 V

    I hope this helps you.

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