Test su Elettrochimica: Celle Galvaniche ed Elettrolitiche

Domanda 1: Una cella galvanica utilizza la corrente elettrica per far avvenire una reazione chimica non spontanea.

A. Ano

B. Ne

Spiegazione: Una cella galvanica utilizza una reazione chimica spontanea per produrre corrente elettrica, mentre una cella elettrolitica utilizza la corrente elettrica per far avvenire una reazione chimica non spontanea. La descrizione nella domanda si riferisce al funzionamento di una cella elettrolitica, non di una cella galvanica.

Domanda 2: Se una corrente di 2.40 A passa per 30.0 minuti attraverso una soluzione contenente Cu 2+, la massa di rame metallico che si depositerà al catodo sarà di 1.45 g.

A. Ano

B. Ne

Spiegazione: Secondo i calcoli forniti, la carica totale che passa è 4.32 x10 3 C. Questo corrisponde a 4.48x10 -1 moli di elettroni. Dato che per ogni mole di Cu servono 2 moli di elettroni, le moli di Cu depositate sono 0.5 x 4.48x10 -1 = 2.24 moli Cu. La massa di rame depositata è quindi 2.24 moli x 63.55 g/mol = 1.42 g, non 1.45 g.

Domanda 3: Data una cella a concentrazione formata da due semicelle con elettrodi di Pt, dove in una si trova una soluzione di HCl 0.100 M e nell'altra una soluzione di CH₃COOH 0.100 M (Ka=1.80 x 10⁻⁵) a 298 K, con H₂ gassoso a 1 bar gorgogliato su entrambi gli elettrodi, quale affermazione è corretta riguardo al calcolo del potenziale della cella?

A. La concentrazione di H⁺ per la semicella con CH₃COOH è 0.100 M.

B. Il potenziale per la semicella con HCl è calcolato come -0.0592 log(1/[H⁺]).

C. Il potenziale della cella (Ecella) si ottiene sottraendo il potenziale della semicella dell'HCl da quello della semicella del CH₃COOH.

D. La concentrazione di H⁺ per la semicella con CH₃COOH deve essere calcolata tenendo conto della sua dissociazione parziale.

Spiegazione: La concentrazione di H⁺ per la semicella con CH₃COOH non è 0.100 M ma deve essere calcolata tramite la costante di dissociazione dell'acido (Ka), come mostrato nell'esempio con il valore di 1.34 x 10⁻³ M. Pertanto, l'opzione 0 è scorretta e l'opzione 3 è corretta. Il potenziale della semicella con HCl è calcolato utilizzando l'equazione di Nernst, che per 2H⁺ + 2e⁻ → H₂ è E = E° - (0.0592/n) log(1/[H⁺]ⁿ), e dato che E° è 0, si semplifica a -0.0592 log(1/[H⁺]), rendendo l'opzione 1 corretta. L'esempio di studio indica che Ecella = E HCl – E HAc, il che significa che il potenziale dell'HCl viene utilizzato come catodo (potenziale maggiore) e quello del CH₃COOH come anodo (potenziale minore), quindi l'opzione 2 è scorretta.

Domanda 4: Per la reazione redox Fe(s) + Cd²⁺(aq) → Fe²⁺(aq) + Cd(s), se E°cell = 0.04 V e n = 2, quale sarebbe il valore della costante di equilibrio (K) a 25°C? Utilizzare la relazione log K = (n * E°cell) / 0.0592.

A. K = 10^1.35

B. K = 1.35

C. K = 22.39

D. K = 10^0.490

Spiegazione: La formula per calcolare la costante di equilibrio K da E°cell è log K = (n * E°cell) / 0.0592. Sostituendo i valori forniti: n = 2 e E°cell = 0.04 V, si ottiene log K = (2 * 0.04) / 0.0592 = 0.08 / 0.0592 = 1.35. Pertanto, K = 10^1.35. Calcolando 10^1.35 si ottiene K ≈ 22.39.

Domanda 5: Esiste una relazione diretta tra l'energia libera di Gibbs standard (G 0) e il potenziale standard della cella (E cella 0) espressa dalla formula G 0 = - nFE cella 0?

A. Ano

B. Ne

Spiegazione: Le dispense indicano esplicitamente la relazione tra l'energia libera di Gibbs standard e il potenziale standard della cella con la formula G 0 = - nFE cella 0.