ACADEMIA PRE UNIVERSITARIA “KEPLER”QUÍMICA RAZ. MATEMÁTICO ELECTROQUÍMICA Además, para la carga eléctrica (Q) Q I t ELECTROQUÍMICA - ELECTRÓLISIS Estudia las transformaciones (interconversión) de la energía eléctrica en energía química o viceversa en dispositivos conocidos como celdas electroquímicas, las que a su vez pueden ser de 2 clases: Celdas Electrolíticas y Celdas Galvánicas. Celda Electrolítica Trasforma la energía química (reacciones REDOX) en energía eléctrica (electricidad) También se le conoce como cuba electrolítica o voltámetro. Posee 5 componentes: Trasforma la energía eléctrica en energía química consiste en reacciones REDOX Celda Glavánica CONCEPTOS PREVIOS A) Electrolito: Es toda sustancia cuya solución acuosa conduce corriente eléctrica, porque está disociado en iones. Son buenos electrólitos las sales (NaCl, Kl, CuSO 4 , etc); los ácidos fuertes ( H 2 SO 4 , HCl, etc) y las bases fuertes (KOH, NaOH, etc) Ejemplo: CuSO 4 H2O CELDA ELECTROLÍTICA Es el dispositivo en el cual se verifica la electrólisis, proceso por el cual a partir de la corriente eléctrica se provocan reacciones REDOX no espontáneas. 2 Cu(2ac ) SO 4( ac ) Observación: Las masas fundidas de electrólitos conducen la corriente eléctrica La cubeta que tiene que estar hecha de un material aislante o inerte a la electricidad; los electrodos que son materiales a donde llega la corriente eléctrica desde fuera y que internamente atraen a los iones que están sumergidos en la solución: el electrolito es la sustancia que está en solución y que por efecto de la corriente eléctrica sus iones se dirigen a los electrodos, estos son las barras metálicas que se conectan mediante un conductor metálico a los bornes de una fuente externa llamada fuente electromotriz o celda galvánica. Que a su vez es la que hace transportar los electrones hacia la celda electrolítica, para generar un fenómeno químico. El conductor metálico que es el medio por donde circula los electrones. Cuando se “cierra el circuito” (se enciende), se verifican: En el cátodo, hay reducción: x B(ac) xe B(s) también En el ánodo, hay oxidación: B) Electrodos: Son los terminales o polos de un sistema eléctrico, Un electrodo inerte, no participa en las reacciones REDOX; mientras que un electrodo activo sí (se oxida o se reduce) Por definición: - Ánodo, es el electrodo donde ocurre la oxidación (se pierden electrones) - Cátodo, es el electrodo donde ocurre la reducción (se ganan electrones) Observación: El ánodo y el cátodo se definen de acuerdo al proceso que se verifica, y no, por el signo. C) Relación entre Iones y Electrodos: Los cationes van hacia el cátodo, y los aniones van hacia el ánodo D) Ley de Ohm: Al igual que los conductores metálicos, las soluciones de electrólisis siguen la Ley de Ohm: La intensidad de corriente (I) es directamente proporcional a la diferencia de potencial (V) e inversamente proporcional a la resistencia (R) V IR Av. Daniel Carrión N° 585 – Urb Albrecht – Trujillo Teléfono: 293705 y A(s) A(ac) ye La cantidad de B que se produce en el cátodo, se depositan en la superficie del electrodo, recubriéndolo. En general, los productos en los electrodos son: - En el cátodo: hidrógeno y metales - En el ánodo: oxígeno y no metales Aplicación Industrial de la Electrólisis: - En la obtención de ciertos metales con alto grado de pureza. Por ejemplo, suspendiendo ánodos de cobre metalúrgico (blister) en cubas con solución de CuSO 4 , y cátodos de cobre puro, se obtiene en el cátodo cobre con más de 99,5% de pureza. - En galvanoplastía, es la técnica de recubrimiento de superficies, mediante proceso electroquímico: plateado, cromado, niquelado, zincado (galvanizado), etc. ANÁLISIS CUALITATIVO ELECTROLÍTICO: DE UN PROCESO A) Electrólisis de un Electrolito Fundido: En el estado fundido, el electrolito se disocia e iones: WWW.academiakepler.com QI-10F-54 Los aniones provenientes de hidruros como el cloruro. por lo que ellos pueden oxidarse fácilmente al ánodo cediendo los electrones requeridos. MATEMÁTICO AxBy(l ) A(yl) B(xl) * 4. por lo cual ya están oxidados y no se oxidarían más en el ánodo. Faraday (F): Es una cantidad de carga eléctrica necesaria para que se deposite o libere en uno de sus electrodos de una celda.ACADEMIA PRE UNIVERSITARIA “KEPLER” QUÍMICA RAZ.E. 2Cl 2e Cl2 Ejemplo: Ejemplo: Electrolisis del NaCl fundido ELECTRODOS Cubeta eCátodo Cu Zn eAnodo NaCl SO24 2H H2SO4 Electrolisis de la solución de K 2SO 4 Electrolito K 2SO 4 Na Cl e- e- K Bateria Conductor metálico 2 SO4 Fuente electromotriz F. etc. burbujea en el electrodo respectivo SO 2 4 2H H 2SO 4 Conclusiones: * B) Electrólisis en Solución Acuosa: Cuando el electrolito no está puro. un equivalente gramo o equivalente químico de alguna sustancia. oro. Coulomb (C): Es la cantidad de carga eléctrica que se necesita para que se deposite o libere en uno de sus electrodos de la celda electrolítica. Los aniones oxigenados (oxianioes) como el sulfato. se reducen en el cátodo. liberando gas oxígeno La cantidad de H2O va disminuyendo 1.academiakepler. etc. luego el anión formará el ácido respectiva 2H2O 4e O2 4H * Av. H2SO 4 * ANÁLISIS CUANTITATIVO ELECTROLÍTICO: Na OH NaOH se oxida. 1 F 1 Eq g( sust ) Pero por física: 1 F = 96 500 C WWW. y flota en la superficie El cloro gaseoso que se libera. tienen su mayor grado de oxidación. nitrato. generalmente de la familia “B” como el cobre. 1° En el cátodo: 2H2O 2e H2 2(OH) 2do 0 Cu2 2e Cu(s) 3. sulfuro. Es el agua quien O 2 en medio ácido. luego el catión formará el hidróxido respectivo. etc. Daniel Carrión N° 585 – Urb Albrecht – Trujillo Teléfono: 293705 La [KOH] y * * En el ánodo el pH disminuye En el cátodo el pH aumenta DE UN aumenta PROCESO A) Relaciones Físico – Químicas 2.com QI-10F-54 . Si el catión es un metal muy activo (los del grupo IA). sino en solución acuosa. carbono. un equivalente electroquímico o electroequivalente de alguna sustancia: 1 C 1 Eq equim( sust ) 2. estos no se reducen en el cátodo más bien es el agua quien en dicho electrodo se reduce liberando gas hidrógeno ( H2 ) en medio básico. Reacciones Químicas: En el cátodo: (–) * Cátodo Na 1e _ Na( l) 2H2 O 2e H2 2(OH) * Ánodo: 2Cl 2e _ Cl2( g) Reacción neta: 2Na 2Cl K (OH) KOH 2Na Cl 2 En el ánodo: (+) 2NaCl( l) 2Na (l) Cl2( g) 2H2O 4e O 2 4H Observación: El punto de fusión del NaCl es de 801°C El sodio producido es un líquido. debemos tomar en cuenta algunas consideraciones: 1. Algunos cationes. plata. Poseen un gran potencial de reducción frente al agua por lo tanto. ioduro. .... igual número de equivalente gramo de algunas de las sustancias de cada celda. la solución #e 6... Zn2 y Ag re reducen frente al agua a) VVV b) FFV c) VFV d) FVF e) VFF Av. MATEMÁTICO 1Eq g( sust ) 96 500 1Eq equim( sust ) 1Eq equim( sust ) Unidades: Au(CN) 3 NaCl 1Eq g( sust ) Au3+ (CN) Na Cl 96 500 g mg ó C C (-) Ejemplo: Hallar el valor de 1 Eq –equim de oro mg/C..1023e NAe 3 tiene caraácter básico 1° Ley: La masa de toda sustancia depositada o liberada es directamente proporcional a la cantidad de carga eléctrica que circula por la celda electrolítica... Daniel Carrión N° 585 – Urb Albrecht – Trujillo Teléfono: 293705 WWW..... Respecto a la electrólisis... m(sust) 1Eq equim(sust) q 1 4 44 2 4 4 43 ...... Au3 ... Na ... K ........E. en torno al ánodo.... el producto principal más comercial es la soda cáustica Relación importante: 2) En la electrólisis de una solución diluida de 1F 1Eq g 96 500C 96 500Eq equim cloruro de potasio (KCl). Respecto a las siguientes proposiciones.. (+) Se cumplirá que: #Eq g(NaCl) #Eq g Au CN 3 #Eq g Na 3 #Eq g(Cl ) #Eq g Au Relaciones Físicas: q I t C A s #Eq gsto V R I Volt A msto P Eqsto #Eq g H 2 nSto Sto NSOL VSOL(L) P V I Watt V A E qV J CV Análisis: 1e 1... en el agua se reducen 3) Los cationes de metales de transición Cu .6 10 19 C #e PRÁCTICA DE CLASE 96 500 C 02.com QI-10F-54 .II ... frente a agua se oxidan 2) Los cationes.. indique verdadero (V) o falso (F) según corresponda 1) En la electrólisis de la salmuera. entonces se descompone... Si se tienen 2 o más celdas conectadas en serie y por ellas circula la misma cantidad de corriente y carga eléctrica.III a) VFF d) VVV 2° Ley: Para 2 o más celdas conectadas en serie. como Li .. Según corresponda. deposita o libera. como Cl . Br ..022.. I k m(sust) 1Eq g(sust) 96 500 #Eq g(sust) q 96 500 q b) FVF e) FVV c) VFF 03.....ACADEMIA PRE UNIVERSITARIA “KEPLER” QUÍMICA RAZ. F.academiakepler.. indique verdadero (V) o falso (F) respecto de las siguientes proposiciones 1) Los aniones. en el ánodo se N A e 1mol de e desprende Cl2 gaseoso 3) Al electrolizar una disolución concentrada de B) Leyes de Michael Faraday Ni2 SO4 ... b) VVF e) FFF c) FVF 04. indique verdadero (V) o falso (F) 1) En le cátodo ocurre la reducción por ganancia de electrones 2) El ánodo es un electrodo negativo donde ocurre la oxidación 3) Los electrones fluyen del cátodo al ánodo m(sust) K q(en C) a) VVV d) VVF ... ¿Cuánto pesará la pulsera después de la electrólisis? PA(Ag) = 108 uma a) 9.76% e) 21. Calcule la masa de cinc metálico que se deposita en el cátodo de una celda electrolítica al hacer pasar 3.7 Zn2 2e Zn Calcule el número de faraday que se necesitan para producir 6. Se tiene dos litros de una disolución de NaNO3 al 40% en masa.48 c) 2. En la electrólisis del Zn NO3 2 a) b) El oxígeno gaseoso se libera en el ánodo El Zn se electrodeposita en el cátodo y se logra purificar c) El NO3 se oxida en el ánodo d) e) El flujo de electrones es el ánodo al cátodo El H2O se electroliza en el ánodo c) 60 07.144 kg de cobre se electroliza una disolución concentrada de CuSO4 durante 5 horas con una intensidad de corriente de 19.8 L de O2 medidos en condiciones normales.33% c) 48. En la obtención comercial del cinc. la primera contiene agua acidulada y la segunda salmuera concentrada.6 a) 43.5 d) 68 RAZ. Calcule la masa de estroncio que se depositará en el cátodo durante la electrólisis del yoduro de estroncio. Si al cabo de cierto tiempo se encuentra que se han depositado 24 g de magnesio y 59. ¿cuál es el número de oxidación del estaño en su sal? PA(uma): Mg = 24 .22 g d) 8.6 L e) 179.8 g d) 87.65 amperes depositó a partir de una disolución de un sal de cinc 1.6 g 10. Determine el peso atómico del metal b) 65 e) 32. cuya densidad es 1. ¿Qué proposiciones son correctas respecto a las celdas galvánicas? 1) generan corriente eléctrica continua 2) El cátodo es el polo positivo 3) Por el puente salino fluyen los electrones del ánodo al cátodo a) Sólo 1 d) 2 y 3 b) Sólo 3 e) Todos c) 1 y 2 20. en el cátodo se desarrolla la siguiente semireacción: a) 100 d) 20 b) 200 e) 40 c) 400 11.academiakepler.8 L d) 67.24 g d) 212 g b) 2.24 d) 44.5 d) 640 acuoso no se cumple que: a) 58.66% d) 52.43% b) 46. En la electrólisis de la salmuera.24 g 08.6 g c) 6. Sr = 87. Calcule el potencial estándar para la siguiente pila Ti / Ti3 1M / /Cu2 1M / Cu c) 530 Av.4 g 09.5 kg de Zn PA(Zn) = 65 uma e) 643. MATEMÁTICO a) +2 d) +5 b) +1 e) +3 c) +4 19.3 g c) 92.5 b) 22.48 g c) 4.4 e) 4.61 g e) 12. calcule el volumen de cloro (en litros) obtenido en condiciones normales.12 g e) 8.5 uma a) 80 d) 90 b) 70 e) 75 c) 85 14. durante 6 minutos con una intensidad de corriente 4A.com QI-10F-54 .8 L de cloro gaseoso en condiciones normales a partir de la electrólisis del NiCl2 ac si se emplea 10 A de corriente a) 520 b) 712. Se tienen 2 celdas conectadas en serie. Si en la primera se liberan 44.8 amperes. luego de hacer pasar 24 125 coulomb de carga eléctrica a) 2. en 10 minutos la corriente de 9. se sumerge la pulsear en una solución de AgNO3 .3 amperes.3 12.17 g b) 7. calcule el volumen de cloro gaseosos que se obtendrá en la segunda celda en las mismas condiciones de presión y temperatura a) 44. requerido para producir 44. Daniel Carrión N° 585 – Urb Albrecht – Trujillo Teléfono: 293705 WWW.6 g b) 178. Se tiene dos celdas electrolíticas conectadas en serie.2 g e) 48.4 L 16.2 L b) 89. por electrólisis. si en el ánodo se liberaron 254 g de yodo PA (uma): I = 127 .8 13. Durante un proceso electrolítico. Sn = 118. en una de ellas se tiene una sal fundida de magnesio y la otra contiene una disolución acuosa de una sal de estaño.34% 15. si cada celda contiene la misma concentración de CuSO4 ? PA(Cu) = 63. Para galvanizar una pulsera de 6 g con la plata. Determine la nueva concentración de la solución a) 42.ACADEMIA PRE UNIVERSITARIA “KEPLER” QUÍMICA 05.8 06. Para obtener 9.5 amperes de corriente a través de una solución de sulfato de cinc durante 1 hora PA (Zn) = 65 uma a) 6. el cual se electroliza durante 5 horas con una intensidad de corriente de 115.35 g de estaño. Halle el tiempo en minutos.56 g/mL.95 g del metal.2 L c) 134. ¿Cuántas celdas electrolíticas conectadas en serie se requiere para tal propósito. en una de las celdas se deposita 1.32 V A) 32 D) 96 22.6 D) 3.48 V e) -3.5 A? (Masa Atómica: Cu = 63.1 D) 16. 1 Faraday = 96 500 Coulomb/eq) A) 145 B) 191 C) 200 D) 220 E) 250 CEPUNT 2010 – I: 2do Sum.54 V a) +0.44 g de plata a partir de una solución de AgNO3 . 2010) 4. ¿Cuántos moles de Ni 3 serían transformados en los respectivos moles de Ni si intervienen 30 F de corriente eléctrica? A) 90 moles D) 10 moles B) 60 moles E) 3 moles C) 30 moles CEPUNT 2009 – II: 2do Sum. Se tienen dos celdas electrolíticas conectadas en serie.0 M de CuSO4 . ¿Cuántos minutos serán necesarios para que todo el cobre disuelto en 10L de CuSO4 0. – Feb. B (Oct.96 V CEPUNT 2010 – II: 2do Sum.9 Faraday por una celda electrolítica que contiene Al3 es: (Al = 27) WWW. – Feb. A (Abr. Al electrolizar agua circularon 3. es: (1 Faraday = 96 500 C/mol) A) 25. A (Oct.68 V b) +0. Los gramos de plata que se depositarán al mismo tiempo que 63.68 V d) +1.com QI-10F-54 .12 g de un metal desconocido “ X ”.6 x 1024 electrones.67 V c) 0.1M Fe 3 Fe 3e € Fe a) 0.0 F E) 10.5. 1 Faraday = 96 500 C/equiv] A) 19. La masa molar del metal “ X ” es: Av.86 V . 2g de Fe 3 se convierten continuamente en Fe 2 a lo largo de 5 horas.55.79 V e) 0.0 F B) 50. a partir de una disolución de XCl3 . – Feb.76 V . 2009) 5.21 V a) +3.63 V c) +1. – Ago. B (Abr. Calcule el potencial de celda para el siguiente sistema a 25°C Sn / Sn2 0. 2009) 9. 2009) 6.01M // Fe3 0.1 E) 15. Una de ellas contiene una solución de CuSO4 y la otra una solución de AgNO3 . Dos celdas electrolíticas están conectadas en serie.ACADEMIA PRE UNIVERSITARIA “KEPLER” QUÍMICA RAZ.04 V b) 0.1 CEPUNT 2009 – I: 2do Sum. es: ( Cu =63. Ag = 108) A) 216 D) 27 B) 108 E) 15 C) 54 CEPUNT 2010 – II: 2do Sum. es: A) 96. En una operación de electrodeposición.498M se deposite en el cátodo. 2009) 8. E° = -1. Durante 5 min de electrólisis del agua. – Ago. es: [M(Fe) = 56 g/mol.34 V Ti3 3e € Ti .1 C) 17. S = 32) Además: Zn2 2e € Zn C) 30 B) 65 E) 166 C) 89 CEPUNT 2009 – II: 3er Sum. E° = -0.14V c) +0. A (Oct.8 E) 1. Daniel Carrión N° 585 – Urb Albrecht – Trujillo Teléfono: 293705 B) 48 E) 144 C) 64 CEPUNT 2010 – I: 2do Sum.1 B) 18.21 v b) -0. ¿Cuántos gramos de oxígeno molecular se obtuvieron según la siguiente reacción sin balancear? H2O O2 / Sn 0. 2010) 3.academiakepler. A (Abr. A (Oct. 2008) 10.55 gramos de cobre. B (Oct. si la corriente es de 96.75 V d) +0.23 V e) +0. 5 moles de Cu metálico que provienen de la electrólisis de una disolución acuosa de 1.02M // I 0. E° = 0. – Feb. En un determinado tiempo. en miliamperios. E° = -0.5 F CEPUNT 2009 – II: 3er Sum. 2009) 7. en la otra celda se deposita 0. – Ago.71 V d) 0. la corriente eléctrica en amperios necesaria para formar 112 mL de oxígeno medidos a condiciones normales.4 UNT 2009 – I – B: 2.5 F D) 25. MATEMÁTICO (Masa molar: Ag =108 g/mol) A) 12 B) 27 D) 47 E) 52 Datos: Cu2 2e € Cu .6 C) 6.76 V A) 54 D) 141 PREGUNTAS DE EXAMEN DE ADMISIÓN UNT 2009 – I – A: 1. El amperaje necesario para producir 200 g de hierro durante la conversión de Fe 3 a Fe 2 en 5 horas.5M / I 2 Datos: E I 2 E Sn 2/I 0.0 F C) 48. Calcule el potencial de la celda para el siguiente sistema a 25°C Zn / Zn2 0.Simultáneamente. es: (Masa molar Fe = 56 g/mol. – Feb.55 V 21. El número de faraday (F) de corriente eléctrica que se requieren para depositar en el correspondiente cátodo.2 B) 12. La intensidad de la corriente generada. En una celda electroquímica. La masa de aluminio que se deposita al hacer pasar 0. 1 g B) 2. – Feb. Daniel Carrión N° 585 – Urb Albrecht – Trujillo Teléfono: 293705 WWW. Se sumerge un collar de 10 g en una solución de nitrato de plata durante 10 minutos con una intensidad de corriente de 10 amperios.2 g CEPUNT 2009 – I: 2do Sum. El peso del collar después de la electrólisis es: (Ag = 108) A) 3.7 g B) 6.9 g D) 8.0 g CEPUNT 2009 – II: 2do Sum.com QI-10F-54 .34 Av. MATEMÁTICO C) 5. – Ago.7 g E) 20. B (Abr.academiakepler.103 E) +1.0 g C) 10.0 g RAZ.45 D) +0.7 g E) 9. 2008) 11. 2009) 12. Dados los potenciales de reducción de elctródo estándar:: º Cu2+/Cu = + 0.3 g D) 16. B (Oct.45 B) – 0.34 V º Ag+/Ag = + 0.03 C) +0.79 V El potencial estándar de la pila en voltios + Cu/Cu2+ (1M) // Ag (1M) /Ag Es: A) – 0.ACADEMIA PRE UNIVERSITARIA “KEPLER” QUÍMICA A) 0.
Report "06 - QI-10F-54 (TP - Electroquímica) EA - C1.doc"