PROBLEMAS QUÍMICA 2º BACHILLERATO ELECTRÓLISIS 1. A través de una cuba electrolítica que contiene una disolución de nitrato de cobalto (II) pasa una corriente eléctrica durante 30 minutos, depositándose en el cátodo 5 g de cobalto. a) Calcule la intensidad de la corriente que ha circulado. b) Cuál es el número de átomos de cobalto depositados? Datos: Masas atómicas: Co = 59; F = 96500 C.Sol:a) 9,1 A; b) 5,1x10 22 át 2. Se desea conocer la cantidad de electricidad que atraviesa dos cubas electrolíticas conectadas en serie, que contienen disoluciones acuosas de nitrato de plata, la primera, y de sulfato de hierro (II), la segunda. Para ello se sabe que en el cátodo de la primera se han depositado 0'810 g de plata. a) Calcule la cantidad de electricidad que ha atravesado las cubas. b) Calcule la cantidad de hierro depositada en el cátodo de la segunda cuba. c) Indique alguna aplicación de la electrólisis. Datos: F = 96500 C. Masas atómicas: Fe = 56; Ag = 108. Sol:a) 723,75 C b) 0,21g 3. A una disolución acuosa de una sal de osmio se electroliza durante dos horas con una corriente de intensidad 1,5 A. Calcule la carga del ion osmio en la disolución, sabiendo que en el cátodo se han depositado 3,548 g de osmio metálico durante la electrólisis. Datos: Masa atómica: Os = 190,2 F = 96500 C. Sol: la carga es 6. 4. a) Qué cantidad de electricidad es necesaria para que se deposite en el cátodo todo el oro contenido en un litro de disolución 0,1 M de cloruro de oro (III)? b) Qué volumen de cloro, medido a la presión de 740 mm de mercurio y 25º C, se desprenderá en el ánodo? Datos: F = 96500 C; Masas atómicas: Cl = 35,5; Au = 197. Sol:a) 28950 C; b) 3,8 L de Cl 2. 5. A través de un litro de disolución 0,1 M de nitrato de plata se hace pasar una corriente de 0,15 A durante 6 horas. a) Determine la masa de plata depositada en el cátodo. b) Calcule la molaridad del ion plata una vez finalizada la electrólisis, suponiendo que se mantiene el volumen inicial de la disolución. Datos: F = 96500 C. Masas atómicas: N = 14; O = 16; Ag = 108. Sol:a) 3,63 g; b) 0,066M.
6. Al pasar una corriente eléctrica por una disolución acuosa de nitrato de cobalto (II) se desprende oxígeno en el ánodo y se deposita cobalto en el cátodo. a) La intensidad de corriente que se necesita para depositar 8,42 g de Co de una disolución acuosa de Co (NO 3 ) 2 en 35 minutos. b) El volumen de oxígeno gaseoso, medido en condiciones normales, que se desprende en el ánodo. Datos: F = 96500 C. Masa atómicas: N = 14; O = 16; Co = 59. Sol:a) I=13,11 A; b) V=1,6 L. 7. Al hacer la electrólisis del cloruro de sodio, se depositan 12 g de sodio en el cátodo a) Los moles de cloro gaseoso liberados en el ánodo. b) El volumen que ocupa el cloro del apartado anterior a 700 mm de Hg y 100ºC. Masas atómicas: Na = 23; Cl = 35,5. Sol:a) 0,26 moles; b) 8,67 L. 8. Una muestra de un metal se disuelve en ácido clorhídrico y se realiza la electrólisis de la disolución. Cuando han pasado por la célula electrolítica 3215 C, se encuentra que en el cátodo se han depositado 1,74 g de metal. a) La carga del ion metálico. b) El volumen de cloro desprendido medido en condiciones normales. Datos: F = 96500 C; Masa atómica del metal = 157,2. Sol: a) 3; b) 0,36 L 9. Por una cuba electrolítica que contiene cloruro de cobre (II) fundido, circula una corriente eléctrica de 3 A durante 45 minutos. a) La masa de cobre que se deposita. b) El volumen de cloro que se desprende, medido en condiciones normales. Datos: F = 96500 C; Masa atómica: Cu = 63,5. Sol: a) 2,66 g; b) 0,94 L. 10. El principal método de obtención del aluminio comercial es la electrolisis de las sales de Al 3+ fundidas. a) Cuántos culombios deben pasar a través del fundido para depositar 1kg de aluminio? b) Si una célula electrolítica industrial de aluminio opera con una intensidad de corriente de 40.000 A. Cuánto tiempo será necesario para producir 1 kg de aluminio? Datos: Faraday = 96500 C. Masa atómica: Al = 27.Sol:a) 10722222,2 C; b) 268,05 s 11. Se electroliza una disolución acuosa de NiCl 2 pasando una corriente de 0 1 A durante 20 horas. a) La masa de níquel depositada en el cátodo.
b) El volumen de cloro, medido en condiciones normales, que se desprende en el ánodo. Datos: F= 96500 C. Masas atómicas: Cl = 35 5; Ni = 58 7.Sol: a) 2,2 g; b) 0,8 L 12. Para cada una de las siguientes electrolisis, calcule: a) La masa de cinc metálico depositada en el cátodo al pasar por una disolución acuosa de Zn 2+ una corriente de 1 87 amperios durante 42,5 minutos. b) El tiempo necesario para que se depositen 0,58 g de plata tras pasar por una disolución acuosa de AgNO 3 una corriente de 1,84 amperios. Datos: F = 96500 C. Masas atómicas: Zn = 65,4; Ag = 108. Sol:a) 1,6 g; b) 281,6 s 13. Dos cubas electrolíticas, conectadas en serie, contienen una disolución acuosa de AgNO 3, la primera, y una disolución acuosa de H 2 SO 4, la segunda. Al pasar cierta cantidad de electricidad por las dos cubas se han obtenido, en la primera, 0,090 g de plata. a) La carga eléctrica que pasa por las cubas. b) El volumen de H 2, medido en condiciones normales, que se obtiene en la segunda cuba. Datos: F = 96500 C. Masa atómica: Ag = 108; H = 1. Sol: a) 80,42 C; b) 9,3x10-3 L= 9,3 ml 14. Al realizar la electrolisis de ZnCl 2 fundido, haciendo pasar durante cierto tiempo una corriente de 3 A a través de una celda electrolítica, se depositan 24 5 g de cinc metálico en el cátodo. a) El tiempo que ha durado la electrolisis. b) El volumen de cloro liberado en el ánodo, medido en condiciones normales. Datos: F = 96500 C. Masa atómica: Zn = 65 4. Sol: a) t= 24100 s;b) v=8,4 L 15. Se hace pasar una corriente eléctrica de 1 5 A a través de 250 ml de una disolución acuosa 0 1 M en iones Cu +2. a) Cuánto tiempo tiene que transcurrir para que todo el cobre de la disolución se deposite como cobre metálico? b) Qué intensidad de corriente eléctrica hay que hacer pasar a través de una disolución acuosa de iones Au +3 si se quiere obtener 1 gramo de oro metálico en 30 minutos? Datos: F = 96500 C. Masas atómicas: Au = 197; Cu = 63 5. Sol: a) t= 3216,7 s;b) I=0,82 A 16.-Se hace pasar durante 2 5 horas una corriente eléctrica de 5 amperios a través de una celda electrolítica que contiene SnI 2. a) La masa de estaño metálico depositado en el cátodo. b) Los moles de I 2 liberados en el ánodo. Datos: F = 96500 C. Masa atómica: Sn = 118 7.
Sol: a) 27,68 g;b) 0,23 moles 17.-Se hace pasar una corriente eléctrica de 6 5 amperios a través de una celda electrolítica que contiene NaCl fundido hasta que se obtienen 1 2 litros de Cl 2, medido en condiciones normales. a) El tiempo que ha durado la electrolisis. b) La masa de sodio depositado en el cátodo durante ese tiempo. Datos: F = 96500 C. Masa atómica: Na = 23. Sol:a) 1603,4 s; b) 2,48 g 18. La fórmula de un cloruro metálico es MCl 4. Se realiza la electrolisis a una disolución de dicho cloruro haciendo pasar una corriente eléctrica de 1 81 amperios durante 25 6 minutos, obteniéndose 0 53 g del metal. a) La masa atómica del metal. b) El volumen de Cl 2 que se obtendrá en el ánodo, medido en condiciones normales. Dato: F = 96500 C. Sol: a) 73,6 g/mol; b) V= 0,32L. 19. Se realiza la electrolisis completa de 2 litros de una disolución de AgNO 3 durante 12 minutos, obteniéndose 1 5 g de plata en el cátodo. a) Qué intensidad de corriente ha pasado a través de la cuba electrolítica? b) Calcule la molaridad de la disolución inicial de AgNO 3. Datos: F = 96500 C. Masas atómicas: Ag = 108; N = 14; O = 16. Sol: a) I=1,86 A; b) 7x10-3 M. 20. Se realiza la electrolisis de 2 litros de una disolución de nitrato de plata 0 2 M haciendo pasar una corriente eléctrica de 0 5 amperios durante 4 horas. a) La masa de plata que se deposita en el cátodo. b) La concentración de iones Ag + que queda en la disolución una vez finalizada la electrólisis. Datos: F = 96500 C. Masas atómicas: Ag = 108. sol: a) 8,06 g; b) 0,16M 21. Se hace pasar una corriente eléctrica de 5 amperios durante 2 5 horas a través de una celda electrolítica que contiene una disolución acuosa de CuCl 2. a) La masa de cobre metálico depositado en el cátodo. b) El volumen de Cl 2 medido en condiciones normales que se genera en el ánodo. Datos: F = 96500 C. Masa atómica: Cu = 63 5. Sol: a) 14,8 g; b) V=5,2 L 22. Una corriente de 6 amperios pasa a través de una disolución acuosa de ácido sulfúrico durante 2 horas. a) La masa de oxígeno liberado. b) El volumen de hidrógeno que se obtendrá, medido a 27ºC y 740 mm de Hg. Datos: F = 96500 C. Masa atómica: O = 16. Sol:a) 3,58 g b) V= 5,66L.
23.- Dados los potenciales normales de reducción siguientes: Eº (Zn(II) / Zn) = -0,76 V Eº ( Fe(II) / Fe) = -0,44 V Eº (Cu(II) / Cu) = 0,34 V Explica razonadamente, qué sucede cuando se introduce una varilla metálica de hierro, en una disolución que contiene: a) Zn(II) b) Cu(II) Sol a) no hay reacción espontánea b) Si hay reacción espontánea. 24.- Qué pasará si ponemos una disolución de tetraoxosulfato (VI) de cobre (II) (sulfato de cobre (II) ) : a) en un recipiente de cinc? b) en un recipiente de plata. Datos: Eº (Cu(II)/Cu(s)) = 0,34V ; Eº (Zn(II)/Zn(s)) = -0,76V; Eº (Ag(I)/Ag(s)) = 0,80V Sol a) Se produce reacción b) No se produce reacción. 25.-Predecir si se producirá una reacción espontánea en los siguientes casos: a) Cuando se introduce un alambre de plata en una disolución de sulfato de cinc b) Cuando se utiliza una cuchara de aluminio para agitar una disolución de nitrato de hierro(ii) [trioxonitrato(v) de hierro(ii)]. Eº (Ag+/Ag) = +0,80V, Eº (Zn2+/Zn) = -0,76V, E (Al3+/Al) = -1,67V y Eº (Fe2+/Fe) = -0,44V. Justifique la respuesta. Sol a) La reacción no será espontánea b) La reacción será espontánea. 26.- Se mezclan en un vaso A volúmenes iguales de una disolución que contiene iones Ag + y otra disolución que contiene iones Fe 2+. En otro vaso B se mezclan volúmenes iguales de disolución que contiene iones Ag + y otra disolución que contiene iones Fe 3+. Razonar si en alguno de los vasos se producirá reacción. En caso de producirse, escribirla e identificar las especies oxidante y reductora. Datos: Potenciales de reducción estándar: Fe 2+ + 2e - Fe ; Eº = -0,44 V Fe 3+ + 3e - Fe ; Eº = -0,04 V Fe 3+ + 1e - Fe 2+ ; Eº = +0,77 V Ag + + 1e- Ag ; Eº = +0,80 V Sol a) En el vaso A se produce reacción. En el vaso B no se produce reacción. 27.- Suponer que se dispone de dos barras metálicas, una de plomo y otra de cinc, y de dos disoluciones, una que contiene Pb 2+ 1 M y la otra que contiene Zn 2+ l M. a) Explicar cómo se construiría una pila con dichos materiales, dibujando un esquema de la misma. Calcular la diferencia de potencial o fuerza electromotriz de la pila. b) Escribir las semirreaciones que ocurren en cada semipila y la reacción global. Indicar además que electrodo es el cátodo y cuál el ánodo. Datos: Pb 2+ + 2 e - Pb Eº = - 0,13 V Zn 2+ + 2 e - Zn Eº = - 0,76 V Sol a) E=0,63v
28.- Explique razonadamente: a) Si los metales cobre y manganeso reaccionaran con ácido clorhidrico 1 M, y en caso afirmativo, escriba la correspondiente reacción redox. b) Lo que ocurrirá si a una disolución de sulfato de manganeso (II) le añadimos limaduras de cobre. c) Lo que ocurrira si a una disolución de sulfato de manganeso (II) le añadimos granalla de cinc. Datos: Eº (Mn2+/Mn) = -1,18 V; Eº (Cu2+/Cu) = +0,34V; Eº (Zn2+/Zn) = -0,76 V. Sol a) Reacción espontánea, Reacción no espontánea b) No reaccionan c) No reaccionan. 29.- Conteste razonadamente si las reacciones que se dan en los siguientes apartados serán espontáneas, ajustando los procesos que tengan lugar: a) Al agregar aluminio metálico a una disolución acuosa de iones Cu 2+. b) Al agregar un trozo de manganeso a una disolución acuosa 1 M de Pb(NO3)2 Datos: Eº (Al 3+ / Al) = -1,66 V; Eº(Cu 2+ / Cu) = 0,34 V; Eº (Mn 2+ / Mn) = -1,18 V; Eº (Pb 2+ / Pb) = -0,12 V Sol: Las dos reacciones son espontáneas. 30- Se dispone de una pila formada por un electrodo de zinc, sumergido en una disolución 1 M de Zn (NO3)2 y conectado con un electrodo de cobre, sumergido en una disolución 1 M de Cu (NO3)2. Ambas disoluciones están unidas por un puente salino. a) Escriba el esquema de la pila y explique la función del puente salino. b) Indique en qué electrodo tienen lugar la oxidación y en cuál la reducción. c) Escriba la reacción global que tienen lugar e indique en qué sentido circula la corriente. d) En qué electrodo se deposita el cobre? 31.- Considerando los datos adjuntos, deduzca si se producirán las siguientes reacciones de oxidación-reducción y ajuste las que puedan producirse: - a) MnO 4 +Sn 2+ b) NO - 3 + Mn 2+ c) MnO 4 + IO 3- d) NO - 3 + Sn 2+ Datos: Eº (MnO 4- / Mn 2+ ) = 1,51 V; Eº (IO 4- / IO 3- ) = 1,65 V; Eº (Sn 4+ / Sn 2+ ) = 0,15 V; Eº (NO 3- / NO) = 0,96 V Sol a) Si b) No c) No d) Si 32.- Razone, a la vista de los siguientes potenciales normales Eº: Cu 2+ / Cu = + 0,34 V; 2H + / H2 = 0,00 V; Fe 2+ / Fe = - 0,44 V; Zn 2+ / Zn = -0,76 V. a) Qué metal o metales desprenden hidrógeno al ser tratados con un ácido? b) Qué metal o metales pueden obtenerse al reducir sus sales con hidrógeno? c) La reacción que tiene lugar al formar una pila con electrodos de cobre y de hierro. d) La reacción que tiene lugar al formar una pila con electrodos de cinc y de hierro.
Sol a) Fe y Zn b) Cu c) Cu 2+ + + Fe d) Zn + Fe 2+ 33.- Deduzca razonadamente y escribiendo la reacción ajustada: a) Si el hierro en su estado elemental puede ser oxidado a hierro (II) con MoO4 2- b) Si el hierro (II) puede ser oxidado a hierro (III) con NO3 - Datos: Eº(MoO4 2- /Mo 3+ ) = 0,51 V; Eº(NO 3 - / NO) = 0,96 V. Eº(Fe 3+ /Fe 2+ ) = 0,77 V; Eº(Fe 2+ /Fe 0 ) = -0,44 V. Sol a) Si, Reacción espontánea b) Si, Reacción espontánea.