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Cella elettrolitica

Scuola secondaria di secondo gradoChimicaCelle elettrolitiche a resistenza costante con tensioni di inizio reazione, stechiometria di Faraday e quantità limitata di rame

Fai clic sul contatto arancione del circuito, quindi attiva l’alimentazione. Trascina la maniglia della distanza, inverti la polarità oppure confronta gli anodi di rame e inerti.

3D

Trascina l’apparato per regolarlo. Trascina lo sfondo per ruotarlo. Scorri per ingrandire o ridurre.

Quaderno delle misurazioni

Modifica la configurazione, verifica una previsione e salva il risultato. Vengono conservate fino a 12 istantanee.

Informazioni su questo esperimento

Configura una cella elettrolitica virtuale e confronta il solfato di rame con anodi inerti o di rame solubile. Poi passa alla scissione dell’acqua in solfato di sodio. Misura la carica, il rame depositato e i volumi di gas mentre modifichi la distanza tra gli elettrodi, l’area e la tensione.

Obiettivi di apprendimento

  • Individua l’ossidazione all’anodo positivo e la riduzione al catodo negativo.
  • Metti in relazione le quantità dei prodotti con la carica, non soltanto con la tensione.
  • Spiega il ruolo di un anodo di rame solubile.

Come si usa

  1. 1Chiudi il contatto del circuito e avvia l’alimentatore. Registra la corrente e i prodotti dopo un tempo di esposizione prestabilito.
  2. 2Aumenta la distanza tra gli elettrodi mantenendo fisse le altre impostazioni e confronta la corrente.
  3. 3Passa da un anodo inerte a un anodo di rame e confronta la concentrazione ionica.
  4. 4Inverti la polarità e individua dove si spostano la riduzione e l’ossidazione.

Il modello

Il tempo di esposizione con l’alimentazione attiva e la corrente costante ipotizzata determinano la carica.
La deposizione del rame e la dissoluzione dell’anodo solubile comportano entrambe lo scambio di due elettroni per atomo di rame.
Nel caso della scissione dell’acqua in soluzione di solfato si produce il doppio di idrogeno rispetto all’ossigeno.

Ipotesi

  • La resistenza è una funzione fissa a scopo illustrativo della concentrazione iniziale, dell’area e della distanza; non tiene conto della cinetica degli elettrodi né dei cambiamenti di conduttività.
  • L’inizio della reazione avviene a 1,5 V per la deposizione del rame con un anodo inerte, a 0,2 V per il trasferimento con rame solubile e a 1,8 V nel caso della scissione dell’acqua. Si tratta di impostazioni del modello, non di soglie universali.
  • Tutta la corrente produce i prodotti di reazione elencati. La deposizione del rame con un anodo inerte si arresta quando gli ioni Cu²⁺ si esauriscono, invece di passare a un’altra reazione catodica.
  • L’anodo di rame solubile parte da 2 g. I volumi dei gas sono calcolati a 298,15 K e 1 bar. L’aspetto degli elettrodi è schematico.

Provalo in classe

  1. Q1Perché un anodo di rame solubile mantiene la concentrazione ideale degli ioni rame nel bagno?
  2. Q2Cosa cambia quando si inverte la polarità della sorgente?

Domande frequenti

L’apertura del circuito cancella i prodotti già raccolti?

No. Il tempo di esposizione si interrompe e la corrente diventa zero, mentre il rame e il gas già prodotti rimangono.

Una cella reale si fermerà sempre quando gli ioni di rame si esauriscono?

In una cella reale possono subentrare altre reazioni. Questo modello si arresta deliberatamente invece di aggiungere un percorso di formazione del prodotto non modellato.