ELECTRÓLISIS Q F. M y v la valencia red-ox (nº de e que se transfieren en la v

Transcripción

1 ELECTRÓLISIS 1. Suponiendo que la oxidación anódica iene lugar con un rendiieno del 80%. Calcúlese cuáno iepo endrá que circular una corriene de 5 aperios para oxidar 15 aos de n + a no 4 Dao: asa aóica del n 55. Según las leyes de araday, las asas de las disinas susancias liberadas en la elecrolisis son direcaene proporcionales a los pesos uialenes de las susancias y a la canidad de carga que araiesa la cuba según la expresión: donde: nº siendo n º y la alencia red-ox (nº de e que se ransfieren en la seirreacción)., canidad de carga que araiesa el sisea. I, consane de araday ( C/) La alencia red-ox se obiene de la seirreacción de oxidación de n + a peranganao: + + n + 4H O 5e no 4 + 8H ( n) 5 Susiuyendo en la expresión de las leyes de araday: ( n) I ( n) Re dox 15 5A C 5 Despejando se obiene el iepo en segundos s Ese es el iepo eórico, para calcular el iepo real hay que ener en cuena el rendiieno del proceso. R T 100 R T 6318 R s <> 9 H 8 in 17 seg R

2 . Una corriene de 4 aperios circula durane 1 hora y 10 inuos a raés de células elecrolíicas que conienen, respeciaene, sulfao de cobre (II) y cloruro de aluinio. Daos: asas aóicas: Cu 63 5 y Al 7 0; Consane de araday C 1 a) Escriba las reacciones que se producen en el cáodo de abas células elecrolíicas. En la priera cuba (CuSO 4 Cu + + SO 4 ) se deposia el cobre según: Cu + + e Cu En la segunda cuba (Al (SO 4 ) 3 Al SO 4 ) se deposia el aluinio según: Al e Al b) Calcule los aos de cobre y de aluinio eálicos que se habrán deposiado. Según las leyes de araday, las asas de las disinas susancias liberadas en la elecrolisis son inersaene proporcionales a los pesos uialenes de las susancias y direcaene proporcionales a la canidad de carga que araiesa la cuba según la expresión: Donde: nº siendo n º y la alencia red-ox (nº de e que se ransfieren en la seirreacción)., canidad de carga que araiesa el sisea. I, consane de araday ( C/) or esar en serie, por las dos cubas pasa la isa canidad de corriene (e ), por lo que en abas cubas se deposiará el iso núero de uialenes, no eniendo que coincidir las asas de los eales deposiadas, ya que esas adeás dependen de la asa uialene, caracerísica de cada eleeno y del núero de e que se ransfieren. I 4A 400s n º 0' C ara el Cu: n º Cu Cu Cu Cu 0 ' 174 Cu 63'5 5'5 ara el Al: ( Al) Al n º ( Al) Al Al 0 ' 174 Al 7 3 ( Al) ( Al) 1'6 - -

3 3. Se hace la elecrólisis del NaCl en disolución acuosa uilizando la corriene de 5 A durane 30 inuos: Daos: Eº Na + /Na,71 V; Eº Cl / Cl 1,36 V a) ué olúenes de gases se obienen en el ánodo y en el cáodo a 1 a y 5 ºC? or raarse de una disolución acuosa y ener el sodio un poencial de reducción inferior a 0 41 (oencial de reducción del hidrogeno en disoluciones neuras) en el cáodo de la cuba se reducirán los proones presenes en el edio, debidos a la auoinización del agua, a hidrógeno, en el ánodo se oxidan los iones Cl a cloro ecular (Cl ). + Cáodo: H + e H ( g) Ánodo: Cl e Cl ( g) El oluen de gases producidos se calculan a parir del núero de es de hidrógeno reducidos en el cáodo y el núero de es de cloro oxidados en el ánodo, ediane las leyes de araday. n º nº - n Donde n es el núero de es y la alencia redox. I I n I I 5 A s Cáodo: n( H ) ( H ) Re dox n( H ) 0'047 ( H ) C Re dox I I 5 A s Ánodo: n( Cl ) ( Cl ) Re dox n( Cl ) 0'047 ( Cl ) C Re dox Conocidos los es, el oluen se calcula ediane la ecuación de gases ideales. a L 0'047 0'08 98 K n R T V( H ) V( Cl ) K 1,14 L 1a b) Cóo endría que esar el elecrolio en la celda `para que se deposiase sodio y qué diferencia de poencial habría que aplicar? ara que los iones eálicos, cuyos poenciales de reducción sean inferiores a 0 41 se reduzcan en el cáodo de una cuba elecrolíica, deberán esar fundidos, nunca en disolución acuosa ya que en ese úlio caso se reducirán los proones procedenes de la auo ionización del agua presene en la disolución, anes que los iones eálicos. La ínia diferencia de poencial que habrá que aplicar, sin ener en cuena efecos de sobre ensión, será igual o ayor que el poencial del proceso en alor absoluo. Cáodo (Reducción). Na + 1e Na Eº '71 Ánodo (Oxidación). Cl e Cl Eº 1'36 + Reacción oal: Na + Cl Na + Cl E o T E o Cáodo E o Ánodo '41 ( 1'36) 4' es el ínio poencial eórico necesario para poder efecuar la elecrolisis en condiciones de reersibilidad erodináica, es decir, de fora infiniaene lena y sin que pase corriene a raés de la cuba. En la prácica la elecrolisis se erifica de una fora irreersible, aplicando enre los elecrodos una diferencia de poencial algo superior a la eórica

4 4. ara obener 3,08 g de un eal por elecrólisis, se pasa una corriene de 1'3A a raés de una disolución de Cl durane horas. Daos: Consane de araday C 1 ; R 0,08 a L 1 K 1. Calcule: a) La asa aóica del eal. Conocida la canidad de corriene que araiesa la cuba (I ), se puede calcular el núero de uialenes ao que se han deposiado según las leyes de araday. I 1'3 A s n º 0' C La sal Cl nos infora de que raa de un eal bialene. HO + Cl aq + Cl aq or raarse de un eal bialene, en el cáodo se habrá producido la reacción: + + e Siendo por ano su peso uialene Conocido el núero de uialenes que se han deposiado y la alencia del eal se calcula la asa aóica del eal. 3'08 nº - 63'5 nº 0'097 asa aóica que corresponde al cobre. b) Los liros de cloro producidos a 1 aósfera de presión y 73 K. El nuero de uialenes ao que se deposian en el cáodo (se reducen) son el io que se liberan en el ánodo (se oxidan). Cl e Cl ( Cl ) ( Cl ) nº - ( Cl ) n( Cl ) ( Cl ) ( Cl ) nº - ( Cl ) 0'097 n( Cl ) 0'048 oles que en condiciones norales (T 73 K, 1a) ocupan un oluen de: V.N. '4 L C '4 n 0'048 1'086 L 5. Se iene una disolución acuosa de sulfao de cobre (II). Daos.- asa aóica del Cu 63,5, N A 6, áoos/; culobios/. a. Calcule la inensidad de corriene que se necesia pasar a raés de la disolución para deposiar 5 g de cobre en 30 inuos. Según las leyes de araday: Donde: I n º n º - 4 -

5 Siendo la alencia redox (núero de elecrones que se ransfieren en la seireacción). El cobre se deposia en el cáodo según la seireacción: Cu + + e Cu Susiuyendo en las leyes de araday: Cu I C Cu I 8'4 C Cu Cu s 63' s Cu b. Cuános áoos de cobre se habrán deposiado? La fora ás sencilla de resolerlo es calcular a parir de la asa de cobre deposiada, el núero de es y conocidos esos, calcular el núero de áoos ediane el núero de Aogadro. 5 n Cu 0'079 63'5 nº A n 3 a Cu N 0'079 6'0 10 4'7 10 a A 6. Dos celdas elecrolíicas que conienen nirao de plaa(i) y sulfao de cobre (II), respeciaene, esán onadas en serie. Halle los aos de cobre que se deposiarán en la segunda celda, si en la priera se deposian aos de plaa. DATOS: asa aóicas: Ag 108; Cu 63 5 or dos celdas elecrolíicas conecadas en serie, coo uesra la figura, pasa la isa canidad de corriene, y por ano según las leyes de araday nº en las dos se deposiaran ó se desprenderán el iso núero de uialenes. 8'4 A + + Cáodo I: Ag e Ag 1 + Cáodo II: Cu + e Cu nº ( Ag) nº II I ( Ag) Ag Cu : ( Ag) Ag Ag Cu Cu Cu '5 1 0'59 Cu - 5 -

6 7. En la elecrólisis de una disolución acuosa que coniene sulfao de zinc y sulfao de cadio, se deposia odo zinc y el cadio, para lo cual se hace pasar una corriene de 10 aperios durane horas, obeniéndose una ezcla de abos eales de g. Calcule el porcenaje en peso de zinc en la ezcla eálica. DATOS: asas aóicas: Cd 11 4 Zn 65 4 El núero oal de uialenes ao que se han deposiado es función únicaene de la canidad de carga que araiesa el sisea, según las leyes de araday. I 10 A s n º 0' C or oro lado, el núero oal de uialenes deposiado será la sua de los uialenes de zinc y cadio. T Zn + Cd El zinc y el cadio se deposian según las seireacciones de reducción: Zn + + e Zn Cd + + e Cd ( Zn) Zn ( Cd) T + Zn Cd Si denoinaos x a la asa de zinc, x será la asa de cadio, susiuyendo en la igualdad anerior se obiene una ecuación de prier ado. x 35'44 x x 35'44 x 0'75 + 0' '4 11' '75 3'7 56' 3'7x + 56' 35'44 x x 61' El porcenaje en peso de zinc en la ezcla es del 6 1 %. 8. Calcule la canidad de aluinio que podrá obenerse por elecrólisis de una sal fundida de aluinio (III), uilizando una inensidad de 1000 A, durane una hora, si el rendiieno es del 80%. Daos: asa aóica: Al 7; (araday) 96500C 1 Según las leyes de araday, las asas de las disinas susancias liberadas en la elecrolisis son inersaene proporcionales a los pesos uialenes de las susancias y direcaene proporcionales a la canidad de carga que araiesa la cuba según la expresión: Donde: n º siendo n º que se ransfieren en la seirreacción)., canidad de carga que araiesa el sisea. I, consane de araday ( C/) Cd, donde es la asa aóica y la alencia red-ox (nº de e La reducción del Al 3+ se lleará a cabo en el cáodo de la cuba según la reacción: Al e Al 7 3 ( Al) - 6 -

7 Aplicando las leyes de araday nº ( Al) Susiuyendo por los alores y despejando: C 1000 A 3600 s ( Al) s C I ( Al) Al 335'8 Al Los aos es la asa eórica de aluinio que se podría obener si el rendiieno fuese del 100%. Con un rendiieno del 80%, la asa real de aluinio será: Re al R 80 R( %) 100 Re al Teórica 335'8 68' Teórica 9. Sepiebre 000. En la elecrólisis de una disolución acuosa de cloruro de poasio se obiene hidróxido de poasio, hidrógeno ecular y cloro ecular. Deerine: a- El proceso que iene lugar en cada elecrodo, señalando al iso iepo su nauraleza anódica o caódica. or qué se fora hidróxido de poasio? b- ué oluen (en L) de hidrógeno y cloro gaseosos, edidos a 0 C y 1 a, se obendrán al uilizar una corriene de 5 aperios durane horas? DATOS: C 1 ; R 0 08 a L -1 K -1 ; asas aóicas: Cl 35 5; H 1 a. Cáodo (Reducción): H + e H Ánodo (Oxidación): Cl e Cl + Al eliinarse proones (H + ) en la reacción caódica, el uilibrio de ionización del agua se desplaza hacia la derecha, auenando la concenración del oxidrilos (OH ), que juno con los caiones poasio (K + ) procedenes de la disociación de la sal (KCl), foran una disolución de hidróxido poásico oalene disociada, debido a su foraleza coo base. b. ara calcular el oluen de un gas forado en un proceso elecrolíico es necesario conocer el núero de es forados. El núero de es forados se calcula ediane las leyes de araday. nº : n nº n La alencia Red-ox, ano para el hidrógeno ecular coo para el cloro ecular, es la isa (nº de e que se ransfieren en la seirreacción por de copueso forado), es la canidad de corriene que araiesa el sisea, por lo ano, los es forado de hidrógeno y cloro ecular abién será los isos

8 ( H ) n( Cl ) I 5 A C 3600 s s C n n n ( H ) 1'87 3'74 T 1'87 Conocido el núero de es gaseosos, con la ecuación de gases ideales se calcula el oluen. n R T V n R T V a L 3'74 0'08 73 K V K 83'5 L 1a 10. Sepiebre 001. ara deposiar en uno de los elecrodos de una célula elecrolíica el níquel conenido en 500 L de una disolución 0,5 de sulfao de níquel(ii), se hace pasar por ella una corriene de 10 A durane un ciero iepo. Calcule: a) El iepo necesario para realizar la operación anerior, eniendo en cuena que el rendiieno de la elecrolisis es del 80%. b) Si la canidad de elecricidad epleada en la elecrolisis anerior, se uilizara para elecrolizar agua qué canidades de oxígeno e hidrógeno se obendrían, si el rendiieno de la operación es abién del 80%? DATOS: C 1. asas aóicas: Ni 58,7 ; O 16 ; H 1 a. El níquel conenido en la cuba se deposia en el cáodo ediane un proceso de reducción, según la seirreacción: Ni + + e Ni ( Ni) Según las leyes de araday, el núero de uialenes de níquel deposiados es direcaene proporcional a la canidad de carga que araiesa el sisea. n º I nº - disolución n V L n V( L) Susiuyendo I V( L) I V L 0' L 3 L 10 A C s C 485 s El iepo calculado es el eórico, es decir si el rendiieno fuera del 100%. Si el rendiieno es del 80% y quereos que se sigua produciendo la isa canidad de níquel, el 80% del iepo real debe ser igual al iepo eórico. T 485 s 80% R T R 603 s <> 1h %

9 b. Según la ª ley de araday, si la canidad de elecricidad epleada en la elecrolisis del agua es la isa que la uilizada en la del níquel, el núero de uialenes aos deposiados o liberados serán igual. n º - Ni nº - H nº - O La descoposición del agua ediane un proceso elecrolíico se realiza ediane las siguienes seireacciones: + H + e H H Cáodo (Reducción): ( ) 4OH 4e O + H O O 4 Ánodo(Oxidación): En el aparado a, se ha esablecido que el nº - n + + n Ni Ni n H H n O ( O ) ( H ) Teniendo en cuena que el Ni + se encuenra en disolución, se pueden esablecer las siguienes igualdades: ( Ni ) V( Ni ) ( Ni ) Ni V Ni Ni n H H n H H ) ( Ni ) V( Ni ) ( Ni ) Ni V Ni Ni n O O n O ( O ) Susiuyendo por los alores. 0' L L n 0'5 0' L n O L 0' 15 4 Conocidos los es de hidrógeno y oxígeno obenidos, se calculas sus asas. ( H ) n H H 0'5 0'5 ( O ) n( O ) ( O ) 0'

10 11. Junio 001. Se conecan dos cubas elecrolíicas en serie. En la priera se coloca una disolución de ácido sulfúrico y en la segunda, una disolución de nirao de cobre (II). Después del paso de una deerinada canidad de elecricidad, en la priera cuba se recogen 600 l de hidrógeno ecular a 7ºC y 1 a de presión. a) Las seirreacciones que ienen lugar en los elecrodos de abas cubas. b) El peso de cobre deposiado en la segunda cuba. Daos: araday 96500C 1 ; R 0.08 al/k ; asas aóicas: Cu 63.5 ; H 1. a) En el cáodo de la priera cuba se reducirán los proones (H + ) a hidrógeno ecular (H ), en el ánodo se oxidarán los iones hidróxilos (OH ), presenes por la auoionización del agua, a oxígeno ecular (O ), ya que el oro anión presene (SO 4 ) esá en su áxio esado de oxidación (S 6+ ) y no puede seguir oxidándose. Cáodo I Cuba I: : H + Ánodo II : 4OH Cáodo I Cuba II: : Cu + e + Ánodo II : 4OH 4e + e H 4e O Cu O + H O + H O b) Según las leyes de araday, el núero - liberados ó depósios en la elecrólisis es función de la canidad de corriene que araiesa la cuba. Si dos cubas se conecan en serie, por las dos pasa la isa canidad de corriene y por ano en abas se liberan o deposian el iso núero de uialene. nº ( H ) I nº g II La definición de nº es: ( H ) ( H ) Cu Teniendo en cuena que la canidad de hidrogeno obenida en la elecrolisis se calcula a parir del oluen, eperaura y presión a la que es recogido, coniene expresar el núero de - de hidrógeno en función del V, T y ediane la ecuación de gases ideales a parir den núero de es (n(h )). ( H ) ( H ) H ( H ) ( H ) ( H ) n H V H H H ( H ) RT Cu H V H ( H ) RT La alencia se obiene de las seireacciones, siendo el núero de e que se ransfieren por de copueso. + H + e H H 63'5 + Cu + e Cu 31'

11 Susiuyendo por los alores: 1a L a L 0' K K 31'75 1'55 Cu 3 1. Sepiebre Se dispone de dos cubas elecrolíicas conecadas en serie con disoluciones de nirao de plaa y de ácido sulfúrico, respeciaene. Se hace pasar corriene de fora que en la priera se deposian 0 35 aos de plaa. Calcule el oluen de hidrogeno edido a 5 C y 1 aósfera de presión, que se desprenderá en la segunda cuba. Daos: asas aóicas; Ag 108; H 1 1 araday C 1 or esar conecadas en serie por abas cubas pasa la isa canidad de corriene y por ano en abas se deposian o liberan el iso núero de -. En el cáodo de la 1ª cuba se reducen los caiones Ag + a plaa eálica (Ag), en la ª cuba son los proones (H + ) proenienes de la disociación de ácido sulfúrico los que se reducen en el cáodo a hidrógeno ecular (H ). 108 Cuba I: Cáodo (Reducción) Ag + + 1e Ag ( Ag) 1 ( Ag) H + e H H Cuba II: Cáodo (Reducción) ( Ag) Ag ( Ag) Ag nº ( Ag) I nº g( H ) II ( Ag) ( H ) ( Ag) ( H ) ( H ) ( Ag) ( ) ( Ag) ( H ) ( H ) ( H ) ( Ag) H ( Ag) ( Ag) RT VH ( Ag) ( H ) H n ( ) H H V H Susiuyendo por los alores del enunciado: a L 0'08 98 K 0'35 V K 0'06 L 108 1a H RT H 6 L ( H ) ( H )

12 13. Junio Se elecroliza una disolución acuosa de sulfao de cobre(ii) durane 30 inuos, uilizando elecrodos ineres, sobre los que se aplica una corriene de inensidad 5 aperios. En dicha elecrólisis se deposia un eal y se desprende un gas. Escriba: a) Seirreacción caódica b) Seirreacción anódica Calcule: c) Graos que se obienen del eal deposiado d) Voluen de gas que se desprende en las condiciones de rabajo (Teperaura 5ºC y 1 a). DATOS: asas aóicas, O 16; Cu 63.5; 96500C 1 ; R 0.08 a L.K 1. 1 a) Seirreacción caódica: Reducción Cu + + e Cu 63'5 31'75 b) Seirreacción anódica: Oxidación. De los aniones presenes en la cuba (, OH ) SO 4 solo puede oxidarse el OH, ya que el ión sulfao esa en su áxio esado de oxidación. 3 4OH 4e O H O ( O ) c) Según las leyes de araday: d) d) º ( O ) n nº Susiuyendo: n º Cu nº Donde: I C I C 31'75 5 A s s C ( O ) I ' 96 ( ) ( O ) O ( O ) ( O ) ( O ) ( O ) n( O ) O O O n ( O ) ( O ) n( O ) I ( O ) - 1 -

13 C 5 A s s n( O ) 0' C 4 ediane la ecuación de gases ideales y con las condiciones a las que se recoge el oxígeno se calcula su oluen. a L 0'03 0'08 98 K n( O ) R T V K O 0'570 L 570 L 1a 14. Junio Se elecroliza una disolución de ácido sulfúrico, usando elecrodos ineres, durane un periodo de 0 inuos. El hidrógeno producido se recoge sobre agua a una presión oal de 750 de Hg y a una eperaura de 7 ºC, obeniéndose en esas condiciones 00 L. a) Indique en que elecrodo se desprende él hidrogeno., cuál es la reacción correspondiene y cuál es el uialene elecroquíico del hidrogeno. b) Calcule la inensidad de la corriene aplicada. DATOS: 96500C 1 ; R 0 08 a L/K ; resión de apor del agua a 7 ºC 6 Hg; H 1 a) El hidrógeno se obienen a parir de los proones presenes en la disolución debido a la disociación H O + del ácido sulfúrico ( SO SO ) + H H 4 4. Los proones se reducen en el cáodo a hidrógeno ecular capando elecrones según la seirreacción: + H H + e H ( H ) 1 ( H ) Valencia red-ox es el núero de elecrones que se ransfieren en la seiracción por de copueso. b) La inensidad de la corriene se calcula a parir de las leyes de araday. nº - n º - Donde: I I ueso que el hidrógeno se recoge en fora gaseosa coniene expresar la igualdad anerior en función del núero de es de hidrógeno. ( H ) I ( H ) ( H ) I : ( H ) ( H ) H ( H ) ( H ) Ordenando y eniendo en cuena que n (nº de es) ( H ) I I ( H ) n( H ) ( H ) H El núero de es de hidrógeno se obiene ediane la ecuación de gases ideales, pero hay que ener en cuena que se recoge ezclado con apor de agua, por lo que se deberá usar la presión parcial de hidrógeno en la ezcla. Teniendo en cuena que la presión oal es la sua de la presiones parciales: H + H O H + H O Hg Conocida la presión parcial de hidrógeno se calcula el núero de es

14 H V H V n RT n H H R T 74 3 a L n H 7'74 10 a L 0' J K Conocidos los es de hidrógeno calculaos la inensidad. I n( H ) ( H ) n( H ) ( H ) I 3 7'74 10 I 0 60 s C C 1'5 s 15. Junio Se dispone de una disolución acuosa de sulfao de cobre (II) de concenración Calcule el iepo necesario para elecrolizar copleaene el cobre conenido en 50 l de dicha disolución al pasar una corriene de 1 aperios, si el rendiieno del proceso es del 90%. DATOS: asas aóicas: O 16,0; S 3,0; Cu 63,5 Consane de araday: C 1 El cobre se reduce en el cáodo según la siguiene seireacción: '5 Cu + e Cu ( Cu ) 31'75 Según las leyes de araday: nº - n º - Donde: I I (1) ara calcular la asa de Cu + se iene en cuena que el sulfao de cobre (II), coo sal que es, esá oalene disociado según: + CuSO 4 + H O Cu + SO 4 or lo ano Cu + CuSO Conocida la concenración de Cu + se calcula su asa. 4 ( A) + 3 n Cu V L 0'01 L n( Cu ) ( Cu ) 0'01 63'5 0'635 Cu Susiuyendo los daos en la expresión (1), se calcula el iepo eórico. 0' I C 1608'3 s I J 31'75 1' A s Ese es el iepo eórico, para calcular el iepo real hay que ener en cuena el rendiieno del proceso. R T 100 R T 1608 R s R

15 16. Junio ara plaear por abas cara con 0 1. de espesor una edalla de c. de diáero y 0 4. de alura, se efecúa una elecrólisis de una disolución de nirao de plaa, haciendo acuar la edalla coo cáodo y aplicando una corriene de 10 aperios. Calcule el iepo necesario para llear a cabo dicho plaeado. DATOS: asa aóica de la Ag Densidad de la plaa 10 5 g/c C 1 El problea iene dos pares claraene disinas. riero habrá que calcular la asa de plaa necesaria para recubrir la oneda y a coninuación el iepo necesario para llear a cabo el proceso elecrolíico. El calculo de la asa de plaa lo hareos ediane la densidad de la plaa y el oluen de plaa necesario. El oluen de plaa se puede calcular eniendo en cuena que una oneda es un cilindro, y por ano el oluen de plaa será el oluen de la oneda recubiera enos el oluen de la oneda. Si denoinados V al oluen de la oneda plaeada y V al de la oneda: VAg V V El oluen de un cilindro es: V πr h El radio de la oneda se obiene diidiendo el diáero por. R 1 c Si nos fijaos en la figura V π( R + e) ( h + e) V πr h [ R h ] ( R + e) ( h + e) πr h π ( R + e) ( h + e) VAg π Susiuyendo por la diensiones del enunciado en c: V Ag π ( 1+ 0'01) ( 0'04 + 0'01) 1 0'04 0'0666 c [ ] 3 Conocido el oluen de plaa se calcula la asa con la densidad. 3 Ag VAg d Ag 0'0666 c 10'5 3 0'6993 c Una ez conocida la asa de plaa, ediane las leyes de la elecrólisis calculaos el iepo necesario. La plaa se obiene ediane un proceso de reducción: + Ag 1 Ag + 1e Ag: : n( Ag) n( e ) - e 1 ( Ag) I ( Ag) ( Ag) 0' C 6,5 s ( Ag) I J 107'9 10 A s

16 17. Una disolución de sulfao de cobre (II), que coniene 0,400 g de ión Cu +,se elecroliza enre elecrodos de plaino hasa que la oalidad del cobre queda deposiado en el cáodo; se coninua después la elecrolisis siee inuos ás. Durane la elecrolisis el oluen de la disolución se aniene 100 c 3, y la inensidad de la corriene en 1 0 A durane odo el proceso. Suponiendo un rendiieno del 100%. a. Hallar el iepo necesario para el depósio copleo del cobre. b. ue ocurre en el ánodo ienras dura la deposición de cobre, y lo que sucede después, en los siee segundos siguienes, en cada uno de los elecrodos. c. Deerinar el oluen oal de gases, edidos en condiciones norales, que se desprenden en los elecrodos durane oda la elecrolisis. d. Hallar el ph final de la disolución, suponiendo que la disociación del ácido sulfúrico sea oal. a) El cobre se deposia en el cáodo ediane un proceso de reducción. + 63'5 Cu + e Cu 31'75 El iepo necesario para llear a cabo odo el depósio del cobre se obiene ediane las leyes de araday. nº - n º - Donde: I I 0' C 1013s 16 in 53s I C 31'75 1' A s b) Durane el depósio del cobre en el cáodo, en el ánodo se produce la oxidación de los hidroxilos, procedenes de la auoionización del agua, a oxigeno ecular, debido a que el anión sulfao no puede oxidarse por esar el azufre en su áxio esado de oxidación. 3 Ánodo: 4OH 4e O H O ( O ) Una ez concluido el depósio del cobre, en el cáodo epieza a desprenderse hidrógeno ecular debido a la reducción de los proones presenes en la disolución. + H + e H ( H ) 1 En el ánodo se sigue desprendiendo oxigeno. c) En el cáodo se desprende hidrógeno durane 7 in 40 s. El núero de es de hidrógeno se puede calcular ediane las leyes de araday. ( H ) I ( H ) ( H ) I : ( H ) ( H ) H ( H ) ( H ) Ordenando y eniendo en cuena que n (nº de es) ( H ) I I ( H ) n( H ) ( H ) H

17 n C 1' A 40 s I s 3 '6 10 es de H C ( H ) ( H ) En el ánodo se desprende oxígeno durane odo el iepo: T s El núero de es de oxígeno desprendido se obiene igual que los de hidrógeno. C 1' A 1433 s I T s 3 n( O ) 4'5 10 es de O ( O ) C 4 El núero de es gaseosos desprendidos en odo el proceso será la sua de los dos ( g) n + n ' ' ' 10 es gaseosos nt H O En condiciones norales, el oluen que ocupan es: 3 V 71' 10 es,4 L 0,159 L c.n. d) Al final de la elecrolisis endreos una disolución acuosa de ácido sulfúrico, que, de acuerdo con el enunciado del problea, aos a suponer oalene disociado: + H SO 4 + H O SO 4 + H 3O La concenración de caión hidronio en dicha disolución será el doble que la de ión sulfao, y esa será igual que la de ión Cu + inicial por esuioeria: + Cu 0' H 65'5 3 O SO4 Cu 0' 1 o V + L 3 d s L Conocida la concenración de proones se calcula el ph de la disolución: + ph log H3 O log 0,1 [ ] 0,9-17 -