Elettrolisi CuSO4: massa sostanze che si formano al termine

Una soluzione acquosa di CuSO4 0.5 M, è sottoposta ad elettrolisi con una corrente di 1 A per 35 minuti. Calcolare la massa in grammi delle sostanze che si "sviluppano" (cosa vuol dire?) agli elettrodi.

E°(O2,H+/H2O)= 1.23 V

E°(S2O8^2- / SO4^2-)= 2.01 V


E°(Cu2+ / Cu)= 0.365 V

Grazie infinite

Quando viene fatta passare la corrente elettrica la sostanza elettrolitica in acqua si dissocia in ioni positivi e negativi, gli ioni positivi vengono attratti dal catodo (cioè dal polo negativo) e acquistando elettroni si riducono, mentre gli ioni negativi vengono attratti dall’anodo e cedendo elettroni si ossidano.

Nel nostro caso CuSO4:
Ioni Positivi Cu2+, H+
Ioni Negativi SO42- , OH-

Gli ioni positivi Cu2+e H+ vengono attratti dal catodo – polo negativo e in base ai potenziali di ossidoriduzione si stabilisce quale elemento(il Cu o l’acqua) si riduce acquistando elettroni.
Gli ioni negativi SO42- e OH- invece sono attratti dall’anodo – polo positivo - e sempre in base ai potenziali di ossidoriduzione si stabilisce quale dei due elementi si ossiderà.

Sul catodo si deposita Rame metallico mentre sull’anodo si sviluppa ossigeno gassoso.

Catodo : Cu2+ + 2 e- -> Cu
anodo : 2 H2O -> O2 + 4 H+ + 4 e-

Al catodo, per scaricare 1 mole di Cu sono necessarie 2 moli di elettroni.
All’anodo, per produrre 1 mole di ossigeno sono necessari 4 moli di elettroni.

Allora dobbiamo calcolare la carica circolata nel sistema nell’intervallo di tempo considerato.

Poiché una corrente dell’intensità di 1 A fornisce 1 C ogni secondo, allora una corrente di 1 A per 35 minuti è pari a :
35 minuti = 35*60= 2100 secondi
carica in coulomb = 1Ax2100 s = 2100 C

Una mole di elettroni ha complessivamente una carica di 96485 coulomb.
Come conseguenza le moli di elettroni circolati nel sistema sono
moli di elettroni 2100/96485 = 2,18x10^-2

Quindi le moli di rame che si sono formate sono:

moli di Cu = 2,18x10^-2/2 = 1,09x10^-2
grammi Cu = 1,09x10^-2x63,5 = 0,69 g

moli di O2 = 2,18x10^-2/4 = 5,45x10^-3
grammi O2= 5,45x10^-3x32 = 0,174 grammi

non ho capito come usi quei valori potenziali!

non ho capito perchè si riduce il rame e non l'acqua...

@xeltonx

come si usano quei potenziali di ossidoriduzione?

@davide: in che senso?

@dnanna: come fai a dire che si riduce il rame e non l'acqua??

Si riduce il rame e non l'acqua perchè essendo un'elettrolisi, cioè un processo indotto e non spontaneo, i potenziali di riduzione si usano "al contrario". Non si ridurrà l'elemento con il potenziale di riduzione maggiore (come nel caso delle celle galvaniche) bensì quello con il potenziale minore.... in questo caso il rame.
Lo stesso discorso varrebbe anche nel confronto tra SO42- e H2O per la scelta dell'elemento che si ossida, solo che SO42- è già al suo più alto stato di ossidazione, quindi all'anodo si ossiderà per forza di cose l'acqua.

Spero di essere stata d'aiuto! :D

Allora io ho in soluzione:

Ioni positivi: Cu2+ ; H+

Ioni negativi: SO4^2- ; OH-

Quelli negativi vengono attratti dal catodo e quelli positivi dall'anodo, giusto?

Allora le possibile reazioni al catodo sono queste?

1) Cu2+ + 2e --> Cu
2) 2H2O + 2e ---> H2 + 2OH-

Io ho il potenziale di riduzione della 1) ma della 2) ho il potenziale E°(O2,H+/H2O)= 1.23 V....nella formula che ho scritto mi si riduce l'ossigeno da -2 a 0, però nel potenziale standard di riduzione mi si ossida l'ossigeno, quindi devo invertire e dire che il potenziale di riduzione è -1.23 V?? Io non capisco questo passaggio! Oppure siccome ho la concentrazione del sale e degli ioni H+ e OH- che è uguale a 10^-7 mi trovo i potenziali? e vedo chi è il più piccolo per il catodo e il più grande per l'anodo?

Grazie per la gentilezza :)