Lab_Rippa_09_Costruzione di alcune pile

S C H E DA D I L A B O R ATO R I O
Costruzione di alcune pile
Tempo richiesto: 2 h.
Obiettivi didattici
Al termine dell’esperienza sarete in grado di:
– costruire una pila funzionante;
– individuare la funzione del ponte salino;
– individuare i parametri che influenzano la forza elettromotrice agli elettrodi di una pila.
Svolgimento della prova
Prima fase:
si costruiscono 3 pile utilizzando le soluzioni di
CuSO4 , ZnSO4 , Pb(NO3)2
• Arrotolate e comprimete bene una striscia di carta da
filtro in modo da formare due tappi per chiudere le due
estremità del tubo a U. Provate i tappi nel tubo a U prima di procedere.
• Per preparare il ponte salino tenete il tubo a U con le
imboccature verso l’alto e riempitelo con la soluzione
di KNO3.
• Chiudete le aperture del tubo con i tappi che avete predisposto. Badate che i tappi si imbevano bene con la
soluzione e non restino bolle d’aria.
• Servendovi del cilindro graduato, versate in un becher
30 cm3 di soluzione di CuSO4 , nel secondo becher 30
cm3 di soluzione di ZnSO4 , nell’ultimo becher 30 cm3 di
soluzione di Pb(NO3)2.
Materiale occorrente:
voltmetro;
carta da filtro;
lana di acciaio;
spruzzetta con acqua distillata;
pipetta con pompa aspirante;
tubo di vetro a U di 5 ÷ 6 mm di diametro interno;
3 becher da 50 cm3;
sbarrette (o fili) di: rame Cu, piombo Pb, zinco Zn, argento Ag;
fili conduttori per collegamenti elettrici;
soluzioni 0,1 M di: solfato di rame CuSO4 , solfato di zinco
ZnSO4, nitrato di piombo Pb(NO3)2 , nitrato di argento AgNO3;
– soluzione al 10% P/ P di nitrato di potassio KNO3;
– soluzione concentrata di acido cloridrico HCl.
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• Immergete nelle soluzioni contenute nei due becher
precedenti il tubo a U predisposto, con l’imboccatura rivolta verso il basso, come in figura. Osservate ciò che
succede, individuate il polo positivo e il polo negativo
della pila. Registrate la f.e.m. quando il valore segnato
dal voltmetro si è stabilizzato e riportate tutti i dati in
tabella.
• Togliete il tubo a U e lavatelo bene con acqua distillata.
• Con le stesse modalità precedenti, mettete il tubo a U
nel becher contenente la sbarretta di zinco e nel becher contenente la sbarretta di piombo. Collegate le
due sbarrette con i fili conduttori al voltmetro. Eseguite
le medesime osservazioni e rilevate gli stessi dati del
punto precedente, trasferendoli in tabella.
• Sostituite il becher contenente ioni zinco con il becher
contenente ioni rame e costruite la pila rame-piombo.
Eseguite tutte le osservazioni e le rilevazioni dei dati da
trasferire in tabella.
• Pulite con la lana di acciaio le sbarrette metalliche.
• Immergete nel becher contenente la soluzione di ioni
rame la sbarretta di rame, nel becher con la soluzione
contenente ioni zinco la sbarretta di zinco, nel becher
con la soluzione contenente ioni piombo la sbarretta di
piombo.
• Collegate con i fili conduttori la sbarretta di rame a un
polo e la sbarretta di zinco all’altro polo del voltmetro,
strumento che misura la differenza di potenziale elettrico, che coincide con la f.e.m., e il conseguente passaggio di corrente continua. Osservate che cosa succede e
riportate i dati in tabella.
Lab/16
Seconda fase:
si costruisce una pila con la soluzione di AgNO3
• Costruite una pila zinco-argento secondo il procedimento
che avete usato nella prima fase.
• Individuate il polo negativo e il polo positivo della pila
e misurate la f.e.m. misurata dal voltmetro. Registrate i
dati in tabella.
• Aggiungete alla soluzione di AgNO3 2 cm3 di HCl concentrato prelevato con la pipetta e osservate quello che
succede. Misurate la f.e.m.
La chimica di Rippa - secondo biennio - © 2012 - Italo Bovolenta editore
Attenzione!
uso di sostanze corrosive
Pila
Osservazioni
Polo negativo (–)
Polo positivo (+)
f.e.m. della pila
Zinco-rame
senza tubo a U
Zinco-rame
con tubo a U
Zinco-piombo
con tubo a U
Rame-piombo
con tubo a U
Zinco-argento
con tubo a U
+
–
V
KNO3
Cu
CuSO4
Zn
ZnSO4
Pb
PbSO4
Domande e attività
씰 Quale reazione si verifica al polo positivo di ciascuna pila? Quale reazione al polo negativo?
씰 Se con Met indichiamo un generico metallo, per convenzione le pile si rappresentano con lo schema:
– Met1 / Met 1n+ // Met 2n+ / Met 2 +
Rappresentate, utilizzando la convenzione, le pile che avete costruito in questa esperienza e calcolate la f.e.m. di ciascuna pila.
씰 Scrivete le semireazioni delle pile e bilanciate le reazioni di ossidoriduzione che avvengono nelle pile esaminate.
씰 Sulla base dei valori dei potenziali di riduzione standard, se costruiste una pila rame-argento, quale elettrodo sarebbe il
polo negativo? Quale il polo positivo?
씰 Lo ione Ag + reagisce con lo ione Cl – per formare il solido insolubile AgCl. Come influisce l’aggiunta di HCl alla soluzione contenente AgNO3 nella pila Zn-Ag? Come influisce l’aggiunta dell’acido sulla f.e.m. della pila?
La chimica di Rippa - secondo biennio - © 2012 - Italo Bovolenta editore
Lab/17