Electro Qui Mica

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO Problema No.1 ¿ Cuántos electrones pasan por una sección de alambre conductor cuando circula un amperio en un segundo? El alambre conductor es de plata.

SOLUCION. Por definición un amperio en un segundo es igual a un coulombio.

Así que 96494 coulombios ------------ 6.022 x 1023 electrones. 1 coulombios -----------x

( 6.022 x 1023 coul)( 1 coul ) X= ------------------------------= 6.2408025 x 1018 electrones. (96494 coul )

RESULTADO: Al pasar un amperio en un segundo por una sección del conductor de plata circulan 6.24080 x 1018 electrones.

Problema No.2

Programa Actualizado de QUIMICA II.

1

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO En un conductor de cobre, ¿Cuántos electrones pasan por una sección del conductor, cuando circulan un amperio en un segundo?

SOLUCION.

Se calcula el numero de electrones. 96494 coulombios --------- 6.022 x 1023 electrones. 1 coulombio --------x

( 1 coul ) ( 6.022 x 1023 electrones ) X =-------------------------------------( 96494 coul )

RESPUESTA: Por la sección de cobre pasan 6.2408025 x 1023 electrones al aplicar un amperio en un segundo.

Problema No.3 En un conductor de aluminio, ¿Cuántos electrones pasan por una sección del conductor, cuando circulan un amperio en un segundo?

Programa Actualizado de QUIMICA II.

2

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

SOLUCION.

Se calcula el numero de electrones. 96494 coulombios --------- 6.022 x 1023 electrones. 1 coulombio --------x

( 1 coul ) ( 6.022 x 1023 electrones ) X =-------------------------------------( 96494 coul )

RESPUESTA: Por la sección de cobre pasan 6.2408025 x 1023 electrones al aplicar un amperio en un segundo.

Problema No.4 ¿ Un coulombio cuantos gramos de plata depositarían ?

SOLUCION.

Programa Actualizado de QUIMICA II.

3

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

Un coulombio es un amperio en un segundo.

Calculando….

96494 coulombios --------1 coulombio ---------

107.8 átomos-gramo x

( 1 coul ) ( 107.8 átomo-gramo ) X=--------------------------------( 96494 coul )

X= 0.001171679 átomo-gramo.

RESULTADO: LA plata se reduce en el cátodo con un electrón, por lo que se obtiene 1.171679 x 10-3 átomos-gramos depositados.

Problema No.5 ¿ Cuántos átomos de plata serán depositados de una solución de AgCl por una corriente de 16.666 mA durante 60 segundos ? P.A = 107.8 gr.

Programa Actualizado de QUIMICA II.

4

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO SOLUCION. La carga eléctrica, la obtenemos de la fórmula sustituyendo datos…

Q= It

Q= ( 16.666 mA)( 60 segundos ) Q= 0.9999 coulombios.

La cantidad de electrones que transfiere esta carga es: 96494 coul -------- 6.022 x 1023 electrones 1 coul -------x

( 1 coul ) ( 6.022 x 1023 electrones ) X= -------------------------------------( 96494 coul ) X= 6.2408025 x 1018 electrones. El ión de Ag+ necesita un electrón para reducirse.

Así que: 6.022x 1023 electrones ----------6.2408025 x 1018 electrones ------

107.8 átomo-gramo de Ag x

X=1.11716 x 10-3 átomo-gramo. RESULTADO: Se depositan 1.11716 16.666 mA en 60 segundos.

x

10-3

átomo-gramo.

De

plata

al

pasar

Problema No.6 ¿ Un coulombio cuantos gramos de cobre depositarían ?

SOLUCION. Un coulombio es un amperio en un segundo.

Programa Actualizado de QUIMICA II.

5

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

Calculando….

96494 coulombios --------1 coulombio ---------

63.54 átomos-gramo x

( 1 coul ) ( 63.54 átomo-gramo ) X=--------------------------------( 96494 coul )

X= 6.5848 x 10-4 átomo-gramo.

RESULTADO: El cobre se reduce en el cátodo con dos electrón, por lo que se obtiene 6.5848 x 10-4 átomo-gramo/2 e- , donde el deposito toma el valor de 3.2924 x 10-4 átomos-gramos depositados al pasar un coulombio..

Problema No.7 ¿ Cuántos átomos de cobre serán depositados de una solución de CuCl2 por una corriente de 16.666 mA durante 60 segundos ? P.A = 63.54 gr.

SOLUCION. La carga eléctrica, la obtenemos de la fórmula sustituyendo datos…

Q= It

Programa Actualizado de QUIMICA II.

6

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

Q= ( 16.666 mA)( 60 segundos ) Q= 0.9999 coulombios.

La cantidad de electrones que transfiere esta carga es: 96494 coul -------- 6.022 x 1023 átomos 1 coul -------x

( 1 coul ) ( 6.022 x 1023 átomos ) X= -------------------------------------( 96494 coul ) X= 6.2408025 x 1018 átomos. El ión de Cu++ necesita dos electrones para reducirse. 6.2408025 x 1018 átomos/ 2e- = 3.1204013 x 1018 átomos.

RESULTADO: Se depositan 3.1204013 x 1018 átomos. de cobre mA en 60 segundos.

al pasar 16.666

Problema No.8 ¿ Cuántos átomos de cobre serán depositados de una solución de CuSO4 por una corriente de 25 mA durante 60 segundos ? P.A = 63.54 gr.

SOLUCION. La carga eléctrica, la obtenemos de la fórmula sustituyendo datos…

Q= It

Programa Actualizado de QUIMICA II.

7

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO Q= ( 25 mA)( 60 segundos ) Q= 1.5 coulombios.

La cantidad de electrones que transfiere esta carga es: 96494 coul -------- 6.022 x 1023 átomos 1.5 coul -------x

( 1.5 coul ) ( 6.022 x 1023 átomos ) X= -------------------------------------( 96494 coul ) X= 9.3612038 x 1018 átomos. El ion de Cu++ necesita dos electrones para reducirse. 9.3612038 x 1018 átomos / 2e- = 4.685 x 1018 átomos.

RESULTADO: Se depositan 4.685 x 1018 átomos. de cobre segundos.

al pasar 25 mA en 60

Problema No.9 ¿ Cuántos gramos de plomo son depositados de una solución de PbSO4 por una corriente de 125 mA durante 60 segundos ? ( P.A = 207.2 gr )

SOLUCION. De la ecuación química PbSO4

Pb++ + SO4--

Encontramos la reacción electroquímica. Pb++ + 2 e-

Pb0

Programa Actualizado de QUIMICA II.

8

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO Calculando la carga eléctrica que proporciona la corriente de 125 mA durante 60 segundos, tenemos….

Q= It Q= ( 125 mA)( 60 segundos) Q= 7.5 coul.

Considerando que 1 faradio cuenta con 95494 coulombios y que deposita un mol de plomo con peso de:

96494 coul ------- 207.2 gramos de Pb 7.5 coul ------x

( 7.5 coul ) ( 207.2 gramos de Pb ) X=-------------------------------------( 96494 coul )

X= 0.0161046 gramos de plomo.

Problema No.10 ¿ Cuántos electrones de Níquel serán depositados de una solución de NiSO4 por una corriente de 250 mA durante 60 segundos?

SOLUCION.

NiSO4

Ni++ + SO4--

encontramos que la reacción electroquimica es: Ni++ + 2e-

Ni0

Programa Actualizado de QUIMICA II.

9

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

Calculando las cargas eléctricas que producen el paso de 250 mA durante 60 segundos, por medio de la ecuación Q= It.

Q= ( 250 mA )( 60 segundos ) Q= 15 coulombios.

Sí 96494 coul -------15 coul --------

6.022 x 1023 electrones. x

( 15 coul ) ( 6.022 x 1023 electrones) X=--------------------------------------( 96494 coul )

X= 9.3612038 x 1019 electrones.

Problema No.11 ¿ Cuántos átomos y cuántos gramos de Cadmio se depositarían de una solución de CdSO4, cuando fluye una corriente de 250 mA durante 150 segundos ? ( P.A = 112.4 gr ).

SOLUCION. De la ecuación química..

CdSO4

Cd++ + SO4--

la ecuación electroquimica de deposito de cadmio es la siguiente: Cd++ + 2e-

Cd0

Programa Actualizado de QUIMICA II. 10

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO Para calcular la cantidad de carga eléctrica tenemos que la ecuación es Q= It Q= ( 250 mA )(150 segundos) Q= 37.5 coulombios.

La cantidad de átomos depositados serían: 96494 coulombios ------ 6.022 x 1023 electrones 37.5 coulombios -----x ( 37.5 coul ) ( 6.022 x 1023 electrones) X= -----------------------------------------( 96494 coul )

X= 2.340301 x 1020 electrones.

La cantidad de gramos depositados serían: 96494 coul -------- 112.5 gramos de Cd0 37.5 coul -------x X= 0.0436814 gramos de Cd0

Problema No.12 ¿ Cuál sería la carga en coulombios en el ión SO4-- ? P.As = 32.06 átomo-gramo. P.Ao = 16.00 átomo-gramo.

SOLUCION. S+6 + 40-2 = S+6 O-8=-2 La carga del ión electrón es de 2 electrones a ceder. Si el electrón tiene una carga eléctrica de -1.602 x 10-19 coulombios, el ión tiene dos electrones. 2( -1.602 x 10-19 coul ) = - 3.2 x 10-19 coul.

Haciendo un análisis para el S+6, este es capaz de recibir 6e- que es equivalente a:

Programa Actualizado de QUIMICA II. 11

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO 6( -1.602 x 10-19 coul ) = - 9.6 x 10-19 coul., tiene una deficiencia electrónica con respecto al oxigeno, por otra parte el oxigeno es capaz de ceder 2e-.

El ión sulfato al tener 4 átomos de oxigeno con cargas de - 3.2 x 10-19 coul , posee una carga total de: 4 (- 3.2 x 10-19 coul )= - 1.28 x 10 -18 coul. Así que las diferencias de cargas eléctricas entre el S+6 y el : - 9.6 x 10-19 coul - (- 1.28 x 10 -18 coul )= -3.2 x 10-19 coul

4O-2 es de

RESULTADO: Podemos decir que el ión SO4— aporta un total de -3.2 x 10-19 coul.

Problema No.13 ¿ Cuál sería la carga en coulombios en el ión Cl- ? P.Acl = 35.5

atomo -gramo.

SOLUCION. La carga del ión es de un electrón a ceder. Si un electrón tiene la carga de -1.602 x 10-19 coul , el ión tiene un electrón a ceder por lo que puede proporcionar la misma carga eléctrica. RESULTADO: El Cl- es capaz de ceder -1.602 x 10-19 coul, el cual es portador de esta carga.

Programa Actualizado de QUIMICA II. 12

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

Problema No.14 ¿ Cuál sería la carga en coulombios en el ión NO3- ? P.As = 14.00 átomo-gramo. P.Ao = 15.99 átomo-gramo.

SOLUCION. N+5 + 30-2 = N+5 O-6=-1 La carga del ión electrón es de 1 electrones a ceder. Si el electrón tiene una carga eléctrica de -1.602 x 10-19 coulombios, el ión tiene un electrón. 1( -1.602 x 10-19 coul ) = - 1.602 x 10-19 coul.

Haciendo un análisis para el N+5, este es capaz de recibir 5e- que es equivalente a: 5( -1.602 x 10-19 coul ) = - 8 x 10-19 coul., tiene una deficiencia electrónica con respecto al oxigeno, por otra parte el oxigeno es capaz de ceder 2e-.

Programa Actualizado de QUIMICA II. 13

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

El ión nitrato al tener 3 átomos de oxigeno con cargas de - 3.2 x 10-19 coul , posee una carga total de: 3 (- 3.2 x 10-19 coul )= - 9.6 x 10 -18 coul. Así que las diferencias de cargas eléctricas entre el N+5 y el : - 8 x 10-19 coul - (- 9.6 x 10 -19 coul )= -1.602 x 10-19 coul

3O-2 es de

RESULTADO: Podemos decir que el ión NO3— aporta un total de -1.602 x 10-19 coul.

Problema No.15 Una corriente de 0.2 amperios paso a través de una solución de CuSO4 durante 80 segundos, los electrodos son inertes, la eficiencia se considera al 100%. ¿ Cuántos gramos de cobre se depositaron ?

SOLUCION. CuSO4

Cu++ + SO4--

La ecuación electroquimica es:

Cu++ + 2e-

Cu0

La carga eléctrica ganada por el cobre es de dos electrones., y la cantidad eléctrica proporcionada por la corriente de 0.2 amperios en 80 segundos.. Q= It Q= (0.2 amperios)(80 segundos) Q= 16 coulombios.

La ecuación que se usa para calcular los gramos de cobre depositados es: M=It Ee n

Programa Actualizado de QUIMICA II. 14

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

sustituyendo los datos es:

63.54 gr/2eM = (0.2 amperios )(80 segundos)(------------- )(1) 96494 coul M =( 16 coul )( 3.29243 x 10-4 gramos/coul) M = 5.26789 x 10-3 gramos.

RESULTADO: Bajo las condiciones en que funciona el sistema se depositan al fluir 0.2 amperios en 80 segundos, una masa de 5.26789 x 10-3 gramos.

Problema No.16 Una corriente de 0.1 amperios paso a través de una solución de CuSO4 durante 100 segundos, los electrodos son inertes, la eficiencia se considera al 95%. ¿ Cuántos gramos de cobre se depositaron ?

SOLUCION. CuSO4

Cu++ + SO4--

La ecuación electroquimica es:

Cu++ + 2e-

Cu0

La carga eléctrica ganada por el cobre es de dos electrones., y la cantidad eléctrica proporcionada por la corriente de 0.2 amperios en 80 segundos..

Q= It Q= (0.1 amperios)(100 segundos) Q= 10 coulombios.

La ecuación que se usa para calcular los gramos de cobre depositados es:

Programa Actualizado de QUIMICA II. 15

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

M=It Ee n

sustituyendo los datos es:

63.54 gr/2eM = (0.1 amperios )(100 segundos)(------------- )(0.95) 96494 coul M = 3.127811 x 10-3 gramos.

RESULTADO: Bajo las condiciones en que funciona el sistema se depositan al fluir 0.1 amperios en 100 segundos, una masa de 3.127811 x 10-3 gramos. Problema No.17 Una corriente de 0.1 amperios paso a través de una solución de CuSO4 durante 120 segundos, los electrodos son inertes, la eficiencia se considera al 85%. ¿ Cuántos gramos de cobre se depositaron ?

SOLUCION. CuSO4

Cu++ + SO4--

La ecuación electroquimica es:

Cu++ + 2e-

Cu0

La carga eléctrica ganada por el cobre es de dos electrones., y la cantidad eléctrica proporcionada por la corriente de 0.1 amperios en 80 segundos.. Q= It Q= (0.1 amperios)(120 segundos) Q= 12 coulombios.

La ecuación que se usa para calcular los gramos de cobre depositados es: M=It Ee n

Programa Actualizado de QUIMICA II. 16

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

sustituyendo los datos es: 63.54 gr/2eM = (0.1 amperios )(120 segundos)(------------- )(0.85) 96494 coul M =( 12 coul )( 3.29243 x 10-4 gramos/coul)( 0.85) M = 3.358213 x 10-3 gramos.

RESULTADO: Bajo las condiciones en que funciona el sistema se depositan al fluir 0.1 amperios en 120 segundos, una masa de 3.3582813 x 10-3 gramos al 85%.

Problema No.18 Teniendo una fuente de corriente constante de 20 voltios, se hace un arreglo para dejar pasar 250 mA durante 110 segundos, en una celda que tienen electrodos inertes y una solución de NiSO4 ; se considera una eficiencia del 95% ¿ Cuántos gramos de niquel se depositaron ?

SOLUCION. De la ecuación química

NiSO4

Ni++ + SO4--

y de la ecuación de reducción en el niquel tenemos que: Ni++ + 2e-

La carga eléctrica es de

Ni0

Q = It Q = ( 250 mA )( 110 segundos) Q = 27.5 coulombios.

Sustituyendo en: M = It Ee n 58.71 gr/2eM = (27.5 coul)(---------------)(0.95) 96494 coul

Programa Actualizado de QUIMICA II. 17

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO M = 7.9476379 x 10-3 gramos.

RESULTADO: La cantidad depositada de niquel corresponde a 7.9476379 x10-3 gramos cuando pasan 250 mA en 110 segundos.

Problema No.19 Una corriente de 275 mA pasó a través de una solución de NiSO4 durante 100 segundos, los electrodos son inertes y el sistema tiene una eficiencia del 100% ¿ Cuántos gramos de niquel se depositaron ? SOLUCION. De la ecuación química

NiSO4

Ni++ + SO4--

y de la ecuación de reducción en el niquel tenemos que: Ni++ + 2e-

La carga eléctrica es de

Ni0

Q = It Q = ( 275 mA )( 100 segundos) Q = 27.5 coulombios.

Sustituyendo en: M = It Ee n 58.71 gr/2eM = (27.5 coul)(---------------)(1) 96494 coul M = 8.36593 x 10-3 gramos.

Programa Actualizado de QUIMICA II. 18

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

RESULTADO: La cantidad depositada de niquel gramos cuando pasan 275 mA en 100 segundos.

corresponde

a

8.36593x10-3

Problema No.20 Se tiene una solución electrolítica de H2CrO4 en una celda que tiene un voltaje de 15 y una corriente de 250 mA que fluye durante 80 minutos. Se considera la eficiencia al 100%. ¿Cuántos gramos de cromo se depositaron?

SOLUCION. H2CrO4

2H+ + CrO4--

Cr+6 + 4O-2

Cr+6 +6e

Cr0

La cantidad de carga eléctrica es: Q = It Q = (250 mA)( 80 seg ) Q = 20 coul. Aplicando la ecuación :

M = It Ee n 51.99 gr / 6eM = ( 20 coul ) ( --------------- ) (1) 96494 coul M = 1.79596 x 10-3 gramos de Cromo

Con respecto a los átomos: 96494 coul 20 coul

depositan ----depositarían -----

6.022 x 1023 átomos x

X = 1.2481605 x 1020 átomos.

El número d electrones es equivalente a los átomos.

Programa Actualizado de QUIMICA II. 19

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

Problema No.21 Se tiene una solución de NiSO4, con una fuente de 15 voltios con un amperaje de 500 mA y se aplican las variables durante 100 segundos. ¿ Cuántos gramos de niquel se depositaron ? ¿ Cuántos átomos depositaron ? ¿ Cuántos electrones fueron transferidos para ser depositados ?

SOLUCION. De la ecuación química… NiSO4

Ni++ +SO4--

las reacciones electroquimicas Ni++ + 2e-

Ni0

La carga eléctrica toma de valor Q = It Q = ( 500 mA )( 100 segundos ) Q = 50 coul.

Si

96494 coul --------- 58.71 gramo de Ni0 50 coul --------x

( 50 coul )( 6.022 x 1023 átomos ) X = --------------------------------( 96494 coul ) X = 3.1204013 x 1020 átomos.

Programa Actualizado de QUIMICA II. 20

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

RESULTADO: El número de átomos y el número de electrones son equivalentes.

Problema No.22 A través de una solución de H2CrO4 se hace pasar durante 12 minutos una corriente eléctrica cuya densidad es 2 amperios/cm2. La densidad del cromo es 7 gr/cm3. a).- Encuentre la cantidad en gramos depositada de cromo. b).- Determina la cantidad de electrones que son transferidos para ser depositados.

SOLUCION. De la ecuación química. H2CrO4

2H+ + CrO4--

y de aquí se obtiene la ecuación de reducción. Cr+6 + 6e-

Cr0

Datos: t = 12 minutos = 60 segundos x 12 minutos = 720 segundos. La densidad de corriente = 2 amperios/cm2 La densidad del cromo =7 gramos /cm3 Volumen depositado = 1 cm x 1 cm x 1 cm =

1 cm3

densidad = masa/volumen. La cantidad de masa es

masa = densidad x volumen masa = 7 gramos/cm3 x 1 cm3 masa = 7 gramos.

Calculando la carga eléctrica que proporcionan 2 amperios y 720 segundos.

Q = ( 2 amperios ) ( 720 segundos ) = 1440 coul.

Programa Actualizado de QUIMICA II. 21

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

Si

96494 coul ------1440 coul -------

51.99 gramos x

X = 0.7758575 gramos., pero como se transfieren 6 electrones o 6 cargas eléctricas, dividimos este valor entre 6, lo que da como resultado 0.1293095 gramos. Son depositados entonces

0.1293095 gramos.

La cantidad de electrones que son transferidos serían:

96494 coul ------ 6.022 x 1023 electrones. 1440 coul -----x

X = 8.98677 x 1021 electrones.

Programa Actualizado de QUIMICA II. 22

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

Problema No.23 A través de una solución de NiSO4 se hace pasar durante 15 minutos una corriente eléctrica cuya densidad es 3 amperios/cm2. a).- Encuentre la cantidad en gramos depositada de niquel. b).- Determina la cantidad de electrones que son transferidos para ser depositados.

SOLUCION. De la reacción química NiSO4

Ni++ +SO4--

la ecuación eléctroquimica es: Ni++ + 2e-

Ni0

La cantidad de carga eléctrica que se obtiene por 3 amperios y 15 minutos es: Q = It Q = ( 3 amperios )(15 minutos x 60 seg ) Q = 2700 coul.

Para

96494 coul ----2700 coul -----

58.71 gr de Ni x

X = 1.6427654 gramos de Niquel, dividimos entre el número de cargas que absorve entonces el nuevo resultado sería de: 0.8213826 gramos de Ni.

Para el número de electrones:

Programa Actualizado de QUIMICA II. 23

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO 96494 coul ----- 6.022 x 1023 electrones. 2700 coul ----x X = 1.6850167 x 1022 electrones.

Problema No.24 ¿ Cuántos gramos de plata serán depositados de una solución de AgCl por una corriente de 21 mA durante 60 segundos ? Considera posteriormente los incisos a y b. a).- ¿ Cuántos gramos de Ag se depositarían si el sistema fuera un 85% de eficiente ? b).- ¿ Cuántos gramos de Ag depositarías si la eficiencia fuera de 73% ?

SOLUCION. De la ecuación química

AgCl

Ag+ + Cl-

obtenemos la ecuación eléctroquimica

Ag+ +1e-

Ag0

La cantidad de cargas eléctricas es Q = It Q = ( 21 mA )( 60 seg ) Q = 1.26 coul.

96494 coul ----- 107.8 gr de Ag 1.26 coul ----x

X = 1.4076 x 10-3 gramos de plata.

Resolviendo a: (1.4076 x 10-3 gramos)(0.85)= 1.19646 x 10-3 gramos (1.4076 x 10-3 gramos)(0.73)= 1.027571 x 10-3 gramos

Programa Actualizado de QUIMICA II. 24

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

Problema No.25 ¿ Cuántos átomos cuando existe una 4Considera: a).- La b).- La c).- La

de cromo serían depositados de una solución de H2CrO4, corriente de 120 mA durante 60 minutos ? eficiencia del sistema a un 100%. eficiencia de 54%. eficiencia de 95%.

SOLUCION. H2CrO4

2H+ + CrO4--

Cr+6 + 4O-2

Cr+6 +6e

Cr0

La cantidad de carga eléctrica es: Q = It Q = (120 mA)( 3600 seg ) Q = 432 coul.

96494 coul ----432 coul -----

51.99 gramos de Cr x

X = 0.2327572 gramos de Cromo. Dividimos esa cantidad entre el número de cargas que se transfieren y el resultado es 0.0387928 gramos en una eficiencia del 100%.

Resolviendo a: (0.0387928 gramos)(0.54)= 0.0209481 gramos en un sistema con el 54% de eficiencia. Resolviendo a: (0.0387928 gramos)(0.95)= 0.0368531 gramos en un sistema con 95% de eficiencia.

Programa Actualizado de QUIMICA II. 25

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

Problema No.26 De una solución de CuSO4, que cantidad de cobre depositaria una carga eléctrica cuando: a).- Se considera que la carga eléctrica es del 100%. b).- Cuándo la eficiencia de la carga eléctrica es de 93%. c).- Cuando la carga de un coulombio es de 85% de eficiente.

SOLUCION.

De la ecuación química Cu++ +SO4--

CuSO4 la ecuación electroquimica es: Cu++ +2e-

Aplicando la ecuación solicitados es:

M

=

It

Cu0

Ee

n

y

resolviendo

para

los

incisos

Para a).-

M = ( 1 amperio)( 1 segundo )(3.292432 x 10-4 gr/ coul)(1) M = 3.292432 x 10-4 gramos de cobre.

Para a).-

M = ( 1 amperio)( 1 segundo )(3.292432 x 10-4 gr/ coul)(0.93) M = 3.0619624 x 10-4 gramos de cobre.

Para a).-

M = ( 1 amperio)( 1 segundo )(3.292432 x 10-4 gr/ coul)(0.85) M = 2.7985678 x 10-4 gramos de cobre.

Programa Actualizado de QUIMICA II. 26

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

Problema No.27 ¿ Cuántos gramos de cobre seran depositados de una solución de CuCl2, cuando fluyen 16.666 mA en 120 segundos ? Considera que: a).- La corriente tiene 100% de eficiencia. b).- La corriente tiene 95% de eficiencia. c).- Qué la carga proporcionada es de 95% de eficiencia. SOLUCION. De la ecuación química

CuCl2

Cu++ + 2Cl-

la ecuación electroquimica es Cu++ +2e-

Cu0

La cantidad de carga eléctrica es Q = It Q = (16.666 mA )( 120 seg ) Q = 1.999 coul.

Si

96494 coul ---- 63.54 gramos de Cobre 1.999 coul ---x

X = 1.3163146 x 10-3 gramos de cobre.

Del cual transferimos dos cargas eléctricas, el nuevo valor es 6.5815729 x 10-4 gramos de cobre, esto es considerado como 100% de eficiencia.

Para una corriente del 95% ( 6.5815729 x 10-4 gr de cobre)(0.95)= 6.2524943 x 10-4 gramos.

Para una eficiencia del 95% en carga. ( 1.999 coul )( 0.95) = 1.89905 coul. El valor depositado es 1.2504989 x 10-3 gramos, se transfieren 6.2524943 x 10-4 gramos.

Problema No.28

Programa Actualizado de QUIMICA II. 27

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO A través de una solución de H2CrO4 se hace pasar durante 20 minutos una corriente eléctrica cuya densidad es de 5 amperios/cm2. ¿ Qué cantidad de átomos se depositaron ?

SOLUCION. H2CrO4

2H+ + CrO4--

Cr+6 + 4O-2

La cantidad de carga eléctrica es: Q = It Q = (5 A)( 20seg Q = 100 coul.

Cr+6 +6e

Cr0

)

96494 coul ----- depositarían 6.022 x 1023 átomos. 100 coul ----x X = 6.2408025 x 1020 átomos de Cromo.

Dividimos esa cantidad entre el número de cargas que se transfieren y el resultado es 1.0401338 x 1020 átomos de Cromo depositados. RESULTADO: Con 5 amperios durante 20 seg.se depositan 6.2408025 x 1020 átomos de Cromo.

Problema No.29 A través de una solución de PbSO4 se hace pasar durante 35 minutos una corriente eléctrica cuya densidad es de 7 amperios/cm2. ¿ Qué cantidad de

Programa Actualizado de QUIMICA II. 28

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO masa se ha depositado ? ¿ Qué cantidad de átomos y que cantidad de electrones son transferidos ?

SOLUCION. PbSO4

Pb++

+ SO4--

de la ecuación de reducción tenemos: Pb++ +2e-

Pb0

Calculando Q = It Q = ( 7 amperios )(35 minutos x 60 segundos) Q = 245 coulombios.

La cantidad de masa sería

96494 coul ---- 207.2 gramos de Pb. 245 coul ---x

X = 0.526084 gramos de Pb. Esta cantidad se divide entre el número de cargas transferidas 0.526084 gramos de Pb / 2 e- = 0.263042 gramos de Pb.

La cantidad de átomos y electrones son equivalentes.

96494 coul ----- 6.022 x 1023 átomos. 245 coul ----x X = 1.5289966 x 1021 átomos o electrones.

Problema No.30 A través de una solución de SnCl2 se hace pasar una densidad en corriente de 8 amperios/cm2 durante 32 minutos. a).- ¿ Qué cantidad de masa se ha depositado ?

Programa Actualizado de QUIMICA II. 29

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO b).- ¿ Qué cantidad de electrones son transferidos ? SOLUCION. De la ecuación

SnCl2

Sn++ + 2Cl-

la ecuación electroquimica Sn++ + 2e-

Sn0

La cantidad eléctrica que se usa es Q = It Q = (8 amperios)(32 min x 60 seg) Q = 15360 coul.

Para a).- 96494 coul ----15360 coul -----

118.7 gr de Sn x

X = 18.89 gramos de Sn.

Para b).- 96494 coul ------ 6.022 x 1023 electrones 15360 coul -----x X = 9.5858727 x 1022 electrones.

Problema No.31 A través de una solución de AgCl se hace pasar una densidad de 3 amperios/cm2 durante 20 minutos ¿ Qué cantidad de masa se ha depositado? ¿Qué cantidad de electrones equivale a la masa depositada ?

Programa Actualizado de QUIMICA II. 30

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO SOLUCION. De la ecuación quimica AgCl

Ag+

+

Cl-

y la ecuación electroquimica Ag+ + 1e-

Ag0

La cantidad eléctrica que se usa es Q = It Q = (3 amperios)(20 min x 60 seg/1 min) Q = 3600 coul.

La cantidad de masa depositada es: 96494 coul ----3600 coul -----

107.8 gr de Ag x

X = 4.0218045 gramos de Plata.

Para resolver la cantidad de electrones. 96494 coul ------ 6.022 x 1023 electrones 3600 coul -----x X = 2.2466889 x 1022 electrones.

Problema No.32 A través de una solución de AlCl3 se hace pasar una densidad de corriente de 12 amperios/cm2 durante 30 minutos. a).- ¿Qué cantidad de masa se ha depositado? b).- ¿Qué cantidad de electrones son transferidos? SOLUCION. De la ecuación química

Programa Actualizado de QUIMICA II. 31

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

AlCl3

Al+

+

3Cl-

y la ecuación electroquimica Al+++ + 3e-

Al0

La cantidad eléctrica que se usa es Q = It Q = (12 amperios)(30 min x 60 seg/1 min) Q = 21 600 coul.

a).- La cantidad de masa depositada es:

96494 21 600

coul ----coul -----

26.98 gr de Al0 x

X = 6.03942 gramos de Aluminio.

b).- Para resolver la cantidad de electrones. 26.98 gr ------ 6.022 x 1023 electrones 6.03942 gr -----x X = 1.34801 x 1023 electrones.

Problema No.33 A través de una solución de CrSO4 se hace pasar una corriente de 10 amperios durante 25 minutos. ¿Qué cantidad de masa se ha depositado? ¿Qué cantidad de electrones equivale a la masa depositada? SOLUCION. De la ecuación quimica CrSO4

Cr++

+

SO4--

Programa Actualizado de QUIMICA II. 32

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

y la ecuación electroquimica Cr++ + 2e-

Cr0

La cantidad eléctrica que se usa es Q = It Q = (10 amperios)(25 min x 60 seg/1 min) Q = 15 000 coul.

La cantidad de masa depositada es: 96494 coul ----15000 coul -----

51.96 gr de Cromo x

X = 8.07718 gramos de cromo.

Para resolver la cantidad de electrones. 51.96 gr ------ 6.022 x 1023 electrones 8.07718 gr -----x X = 9.3612038 x 1022 electrones.

Problema No.34 A través de una solución de CuNO3 se hace pasar 8 amperios/cm2 durante 12 minutos. Obtenga: a).- El número de electrones depositados. b).- La cantidad de masa deposiatada.

SOLUCION. De la ecuación quimica CuNO3

Cu++

+

NO3--

Programa Actualizado de QUIMICA II. 33

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

y la ecuación electroquimica Cu++ + 2e-

Cu0

La cantidad eléctrica que se usa es Q = It Q = (8 amperios)(12 min x 60 seg/1 min) Q = 5 760 coul.

La cantidad de masa depositada es: 96494 coul ----5760 coul -----

63.54 gr de Cobre. x

(5760 coul)(63.54 gr) X = ---------------------- = 3.7928 gramos de Cobre. 96494 coul

Para resolver la cantidad de electrones. 96494 coul ------ 6.022 x 1023 electrones 5760 coul -----x X = 3.5947022 x 1022 electrones.

Problema No.35 A través de una solución de AgNO3 se hace pasar una corriente de 7 amperios durante 130 segundos. a).- ¿Qué cantidad de plata se ha depositado? b).-¿Qué cantidad de electrones equivale a la masa depositada?

SOLUCION. De la ecuación quimica AgNO3

Ag+

+

NO3-

y la ecuación electroquimica

Programa Actualizado de QUIMICA II. 34

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

Ag+ + 1e-

Ag0

La cantidad eléctrica que se usa es Q = It Q = (7 amperios)(130 seg) Q = 910 coul.

La cantidad de masa depositada es:

96494 coul ----910 coul -----

107.87 gr de plata. x

X = 1.017282 gramos de Plata.

Para resolver la cantidad de electrones. 96494 coul ------ 6.022 x 1023 electrones 910 coul -----x X = 5.6791303 x 1021 electrones.

Problema No.36 A través de una solución de AuCl se hace pasar una densidad de corriente de 7 amperios/cm2 durante 18 segundos ¿ Qué cantidad de oro se ha depositado? ¿ A que cantidad de electrones equivale la cantidad de masa depositada?

SOLUCION. De la ecuación quimica AuCl

Au+

+

Cl-

y la ecuación electroquimica Au+ + 1e-

Au0

Programa Actualizado de QUIMICA II. 35

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

La cantidad eléctrica que se usa es Q = It Q = (7 amperios)(18 seg) Q = 126 coul.

La cantidad de masa depositada es: 96494 coul ----126 coul -----

196.96 gr de oro. x

X = 0.257186 gramos de oro.

Para resolver la cantidad de electrones. 96494 coul ------ 6.022 x 1023 electrones 126 coul -----x X = 7.8634111 x 1020 electrones.

Problema No.37 ¿ cuál es el tiempo requerido para depositar 13 gramos de cobre , en una placa metálica de plata, cuando existe 3 amperios como corriente en la celda electrolitica ?

SOLUCION. La ecuación electroquimica es:

96494 coul ---- 1 faradio ---- 63.54 gramos de cobre.

Ahora 96494 coul/seg ----- 63.54 gr de Cobre x coul/seg ----- 13 gr de Cobre.

Programa Actualizado de QUIMICA II. 36

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

( 96494 coul/seg)(13 gr de cobre) X = ---------------------------------( 63.54 gr )

X = 39484.48 coul/seg.

1 Faradio ------ 96494 coul/seg x ------ 39484.48 coul/seg.

X = 0.409191 faradios.

Calculando la cantidad de carga eléctrica. Q = It despejando en el tiempo

t = 39484.48 coul /3 amperios. t = 13161.49 segundos.

RESULTADO: El tiempo que debe de transcurrir para depositar 13 gramos de cobre es de 13161.49 segundos que en minutos es equivalente a 219.358.

Problema No.38 ¿ cuál será el tiempo necesario para depositar sobre una placa de cobre, un deposito de oro de aproximadamente 1 gramo, cuando se tiene una fuente de voltaje de 10 voltios y se presenta en solución una resistencia de 5 ohmios ? La solución es de AuCl3.

SOLUCION. De la solución química AuCl3

Au+++ + 3Cl-

se obtiene la reacción electroquimica Au+++ +3e-

Au0

La cantidad de tiempo para depositar 1 gramo de oro es:

Programa Actualizado de QUIMICA II. 37

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

M = It Ee n

1 gramo t = ---------------------------------------------( 2 amperios)( 6.805259 x 10-4 gr/ coul )(1) 1 gramo t = -----------------------1.3610518 x 10-4 gr/seg

t = 734.72 segundos.

RESULTADO: El tiempo requerido para depositar 1 gramo de oro es de 734.72 segundos.

Problema No.39 Se tiene una fuente de voltaje que proporciona 3 amperios ¿ Cuánto tiempo será necesario para depositar 1.5 gramos de Cu en las terminales de un conector de cobre ?

SOLUCION.

La reacción electroquimica

Cu++ + 2e-

Cu0

La cantidad de tiempo para depositar 1.5 gramos de cobre es:

M = It Ee n

1.5 gramo t = ---------------------------------------------( 3 amperios)( 3.2924327 x 10-4 gr/ coul )(1)

Programa Actualizado de QUIMICA II. 38

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

1 gramo t = -----------------------9.877298 x 10-4 gr/seg

t = 1518.6339 segundos.

RESULTADO: El tiempo requerido para depositar 1.5 gramo de cobre es de 1518.6339 segundos, que corresponde a 25.31 minutos.

Problema No.40 De la siguiente celda Li0;Li++//Pb++;Pb0 calcula la energía de electrodo. Potencial de oxidación: LiO;Li++ = 3.02 voltios. Pb0;Pb++ = 0.13 voltios.

SOLUCION. Las reacciones electroquimicas son Lio - 2eLi++ OXIDACION ++ Pb +2e Pb0 REDUCCION ----------------------Li0 + Pb++ Li++ + Pb0

Usando las ecuaciones de potencial de electrodo.

Programa Actualizado de QUIMICA II. 39

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

E0 = E0oxi - E0red E0 = 3.02 v - 0.13 v E0 = 2.89 voltios.

RESULTADO: La energía de electrodo de la celda Li0;Li++//Pb++;Pb0 es de 2.89 voltios.

Problema No.41 De la siguiente celda Cd0;Cd++// Ni++;Ni0 obtenga la energía de electrodo Potencial de oxidación Cd0;Cd++ = 0.40 voltios. Ni0;Ni++ = 0.25 voltios.

SOLUCION. Las reacciones electroquìmicas son: Cd0 -2eNi+++2eCd0 + Ni++

Cd++ Ni0

OXIDACION. REDUCCION.

Cd++ + Ni0

usando las ecuaciones de potencial de electrodo. E0 = E0oxi - E0red E0 = 0.40 v -0.25 v.

Programa Actualizado de QUIMICA II. 40

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO E0 = 0.15 voltios.

RESULTADO: La energía de electrodo es de 0.15 voltios.

Problema No.42 Calcula la energìa de electrodo de la celda construida de Pt0;Pt++//Al++;Al0 . Potencial de oxidación: PtO;Pt++ = -1.20 voltios. Al0;Al++ = 1.66 voltios.

SOLUCION.

Las reacciones electroquimicas son Pto - 2ePt++ OXIDACION ++ Al + 2e Al0 REDUCCION ----------------------Pt0 + Al++ Pt++ + Al0

Usando las ecuaciones de potencial de electrodo.

Programa Actualizado de QUIMICA II. 41

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

E0 = E0oxi - E0red E0 = -1.20 v - 1.66 v E0 = -2.86 voltios.

RESULTADO: La energía de electrodo de -2.86 voltios pero es negativa.

Problema No.43 Calcula la energía de Mg0;Mg++//Sn++;Sn0 . Potencial de oxidación: PtO;Pt++ = 2.37 voltios. Al0;Al++ = 0.14 voltios.

electrodo

de

la

celda

construida

de

SOLUCION. Las reacciones electroquimicas son Mgo - 2eMg++ OXIDACION ++ Sn + 2e Sn0 REDUCCION ----------------------Mg0 + Sn++ Mg++ + Sn0

Usando las ecuaciones de potencial de electrodo.

E0 = E0oxi - E0red

Programa Actualizado de QUIMICA II. 42

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

E0 = 2.37 v - 0.14 v E0 = 2.23 voltios.

RESULTADO: La energía de electrodo de 2.23 voltios positivos.

Problema No.44 Calcula la energía de Fe0;Fe++//Pb++;Pb0 . Potencial de oxidación: PtO;Pt++ = 0.44 voltios. Al0;Al++ = 0.13 voltios.

electrodo

de

la

celda

construida

de

SOLUCION. Las reacciones electroquimicas son Feo - 2eFe++ OXIDACION ++ Pb + 2e Pb0 REDUCCION ----------------------Fe0 + Pb++ Fe++ + Pb0

Usando las ecuaciones de potencial de electrodo.

E0 = E0oxi - E0red E0 = 0.44 v - 0.13 v

Programa Actualizado de QUIMICA II. 43

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

E0 = 0.31 voltios.

RESULTADO: La energía de electrodo de 0.31 voltios positivos.

Problema No.45 De la siguiente celda construida de Ni0;Ni++//Cd++;Cd0 determina si es una reacción espontánea. Potencial de oxidación: NiO; Ni++ = 0.25 voltios. Cd0; Cd++ = 0.40 voltios.

SOLUCION. Las reacciones electroquimicas son Nio - 2eNi++ OXIDACION ++ Cd + 2e Cd0 REDUCCION ----------------------Ni0 + Cd++ Ni++ + Cd0

Usando las ecuaciones de potencial de electrodo.

E0 = E0oxi - E0red E0 = 0.25 v - 0.40 v

Programa Actualizado de QUIMICA II. 44

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO E0 = - 0.15 voltios.

RESULTADO: La energía de electrodo de - 0.15 voltios negativos, por lo cual no es una reacción espontánea.

Problema No.46 De la siguiente celda construida de Ni0;Ni++//Pb++;Pb0 determina si es una reacción espontánea. Potencial de oxidación: NiO; Ni++ = 0.25 voltios. Pb0; Pb++ = 0.13 voltios.

SOLUCION. Las reacciones electroquimicas son Nio - 2eNi++ OXIDACION ++ Pb + 2e Pb0 REDUCCION ----------------------Ni0 + Pb++ Ni++ + Pb0

Usando las ecuaciones de potencial de electrodo.

E0 = E0oxi - E0red E0 = 0.25 v - 0.13 v E0 =

0.12 voltios.

Programa Actualizado de QUIMICA II. 45

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

RESULTADO: La energía de electrodo de es una reacción espontánea.

0.12 voltios positivos, por lo cual

Problema No.47 De la siguiente celda voltaica de Pb0;Pb++//Cu++;Cu0 determina si es una reacción espontánea. Potencial de oxidación: CuO; Cu++ = - 0.34 voltios. Pb0; Pb++ = 0.13 voltios.

SOLUCION. Las reacciones electroquimicas son Pbo - 2ePb++ OXIDACION ++ Cu + 2e Cu0 REDUCCION ----------------------Pb0 + Cu++ Pb++ + Cu0

Usando las ecuaciones de potencial de electrodo.

E0 = E0oxi - E0red E0 = 0.13 v - (0.34 v) E0 =

0.47 voltios.

Programa Actualizado de QUIMICA II. 46

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

RESULTADO: La energía de electrodo de es una reacción espontánea.

0.47 voltios positivos, por lo cual

Problema No.48 De la siguiente celda galvánica de Cr0;Cr+++//Pt+++;Pt0 determina si es una reacción espontánea. Potencial de oxidación: CrO; Cr+++ = 0.74 voltios. Pt0; Pt+++ = - 1.20 voltios.

SOLUCION. Las reacciones electroquimicas son Cro - 3eCr+++ OXIDACION +++ Pt + 3e Pt0 REDUCCION ----------------------Cr0 + Pt+++ Cr+++ + Pt0

Usando las ecuaciones de potencial de electrodo.

E0 = E0oxi - E0red E0 = 0.74 v - (- 1.20 v) E0 =

1.94 voltios.

Programa Actualizado de QUIMICA II. 47

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

RESULTADO: El voltaje de electrodos es de 1.94 voltios positivos, por lo cual la reacción es espontánea.

Problema No.49 De la siguiente celda galvánica de Sn0;Sn++//Fe++;Fe0 determina si es una reacción espontánea. Potencial de oxidación: SnO; Sn++ = 0.14 voltios. Fe0; Fe++ = 0.44 voltios.

SOLUCION. Las reacciones electroquimicas son Sno - 2eSn++ OXIDACION ++ Fe + 2e Fe0 REDUCCION ----------------------Sn0 + Fe++ Sn++ + Fe0

Usando las ecuaciones de potencial de electrodo.

E0 = E0oxi - E0red E0 = 0.14 v - 0.44 v E0 =

- 0.30 voltios.

Programa Actualizado de QUIMICA II. 48

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO RESULTADO: El voltaje de electrodos es de 0.30 voltios negativos, por lo cual la reacción es no espontánea.

Problema No.50 De la siguiente celda voltaica de Pb0;Pb++//Fe++;Fe0 determina si es una reacción espontánea. Potencial de oxidación: PbO; Pb++ = 0.13 voltios. Fe0; Fe++ = 0.44 voltios.

SOLUCION. Las reacciones electroquimicas son Pbo - 2ePb++ OXIDACION ++ Fe + 2e Fe0 REDUCCION ----------------------Pb0 + Fe++ Pb++ + Fe0

Usando las ecuaciones de potencial de electrodo.

E0 = E0oxi - E0red E0 = 0.13 v - 0.44 v E0 =

- 0.31 voltios.

RESULTADO:

Programa Actualizado de QUIMICA II. 49

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO El voltaje de electrodos es de 0.31 voltios negativos, por lo cual la reacción es no espontánea.

Problema No.51 De la siguiente solución madre, calcula la energía que proporciona cuando se tiene una concentración de 2 molar y 3 molar en la celda galvánica de Ni0 ;Ni++//Sn++;Sn0.

SOLUCION. Ni0 - 2eSn++ + 2eNi0 + Sn++

Ni++ Sn0

OXIDACION. REDUCCION.

Ni++ + Sn0

Donde la.. Solución de la hemipila de oxidación es de 2 M Solución de la hemipila de reducción es de 3 M

La energía de solución la calculamos de:

E

sol

0.0591 = - -----n

E

sol

0.0591 = - ------2

E

sol

= -0.02955 (- 0.1760912 )

E

sol

= 5.2034 x 10-3 voltios.

Log

2 M ---3 M

(-0.1760912)

Programa Actualizado de QUIMICA II. 50

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

RESULTADO: La voltios.

energía

que

proporciona

la

solución

es

de

5.2034

x

10-3

Problema No.52. Calcula la energía de solución que proporciona la celda de Li0;Li+//Pb++ ;Pb0 , cuando la actividad de oxidación es de 2 y la actividad de reducción es de 3.

SOLUCION. Li0 - 2ePb++ + 2eLi0 + Pb++

Li++ Pb0

OXIDACION. REDUCCION.

Li++ + Pb0

Donde la.. Actividad de oxidación es de 2 Actividad de reducción es de 3

La energía de solución la calculamos de:

E

sol

0.0591 = - -----n

2 Log--3

E

sol

0.0591 = - ------2

E

sol

= -0.02955 (- 0.1760912 )

E

sol

= 5.2034 x 10-3 voltios.

(-0.1760912)

Programa Actualizado de QUIMICA II. 51

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO RESULTADO: La energía que proporciona la solución es de 5.2034 x 10-3 en voltios. Problema No.53 De la siguiente celda de Cd0;Cd++//Ni++;Ni0 que tiene una actividad química de 2 en oxidación y de 1 en actividad química de reducción ,calcula la energía que proporciona las reacciones electroquímicas.

SOLUCION. Cd0 - 2eNi++ + 2eCd0 + Ni++

Cd++ Ni0

OXIDACION. REDUCCION.

Cd++ + Ni0

Donde la.. Actividad química de oxidación es de 2 Actividad química de reducción es de 1

La energía de solución la calculamos de:

sol

0.0591 = - -----n

E

sol

0.0591 = - ------2

E

sol

E

Log

2 ---1

(0.30103)

= - 8.89543 x 10-3 voltios.

RESULTADO: La energía que proporciona la solución es de - 8.89543 x 10-3 voltios.

Programa Actualizado de QUIMICA II. 52

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

Problema No.54 Calcula la energía de solución para una celda galvánica de Al0 ;Al+++//Pt+++ ;Pt0,cuando la concentración de oxidación es de 2.5 molar y 1.5 molar para la concentración de reducción.

SOLUCION. Al0 - 3ePt+++ + 3eAl0 + Pt+++

Al+++ Pt0

OXIDACION. REDUCCION.

Al+++ + Pt0

Donde la.. Concentración de solución es de 2.5 M Concentración de reducción es de 1.5 M

La energía de solución la calculamos de:

E

sol

0.0591 = - -----n

E

sol

0.0591 = - ------2

E

sol

= -0.02955 (0.2218487)

E

sol

= - 6.556306 x 10-3 voltios.

Log

2.5 M ---1.5 M

(0.2218487)

RESULTADO: El voltaje que brinda la celda galvánica es de -6.556306 x 10-3 pero son voltajes negativos.

Programa Actualizado de QUIMICA II. 53

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO Problema No.55 Calcula energía de solución madre de una celda de Sn0;Sn++//Mg++;Mg0 , con 1.3 molar para la concentración de oxidación y 1.0 molar para la concentración de reducción.

SOLUCION. De la celda proporcionada. Sn0 - 2eMg++ + 2eSn0 + Mg++

Sn++ Mg0

OXIDACION. REDUCCION.

Sn++ + Mg0

Donde la.. Concentración Concentración

de oxidación es de 1.3 M de reducción es de 1.0 M

La energía de solución la calculamos de:

sol

0.0591 = - -----n

E

sol

0.0591 = - ------2

E

sol

= -0.02955 (0.1139433)

E

sol

= - 3.367026 x 10-3 voltios.

E

Log

1.3 M ------1.0 M

(0.1139433)

RESULTADO: La solución proporciona un voltaje negativo de -3.367026 x 10-3

Problema No.56

Programa Actualizado de QUIMICA II. 54

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO De la siguiente celda, calcula la energía de solución que tiene una actividad química de oxidación de Pb0;Pb++ de 2.3 y una actividad química de reducción de Fe++;Fe0 en 1.3.

SOLUCION. Pb0 - 2eFe++ + 2ePb0 + Fe++

Pb++ Fe0

OXIDACION. REDUCCION.

Pb++ + Fe0

Donde la.. Actividad Actividad

de oxidación es de 2.3 de reducción es de 1.3

La energía de solución la calculamos de:

E

sol

0.0591 = - -----n

E

sol

0.0591 = - ------2

E

sol

= -0.02955 (0.2477844)

E

sol

= - 7.3220315 x 10-3 voltios.

RESULTADO: La solución

Log

2.3 ---1.3

(0.2477844)

brinda una energía negativa - 7.3220 x 10-3 voltios.

Problema No.57 Calcula la energía de solución madre de Ag0 ;Ag+//Pd++ ;Pd0, cuando existe una concentración de 2 molar para la oxidación y 3 para la reducción.

Programa Actualizado de QUIMICA II. 55

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

SOLUCION. Ag0 - 2ePd++ + 2e-

2 Ag++ Pd0

Ag0 + Pd++

OXIDACION. REDUCCION.

Ag++ + Pd0

Donde la.. Concentración de oxidación es de 2 M Concentración de reducción es de 3 M

La energía de solución la calculamos de:

sol

0.0591 = - -----n

E

sol

0.0591 = - ------2

E

sol

= -0.02955 (- 0.1760912 )

E

sol

= 5.2034 x 10-3 voltios.

E

RESULTADO: La voltios.

energía

que

Log

2 M ---3 M

(-0.1760912)

proporciona

la

solución

es

de

5.2034

x

10-3

Problema No.58 Calcula la energía de la solución madre para una celda de Zn0 ;Zn++//Pb++ ;Pb0 cuando existe una concentración de 1 molar para el zinc y 3 molar para el plomo.

Programa Actualizado de QUIMICA II. 56

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

SOLUCION. Zn0 - 2ePb++ + 2eZn0 + Pb++

Zn++ Pb0

OXIDACION. REDUCCION.

Zn++ + Pb0

Donde la.. Concentración de oxidación es de 1 M Concentración de reducción es de 3 M

La energía de solución la calculamos de:

E

sol

0.0591 = - -----n

E

sol

0.0591 = - ------2

E

sol

= -0.02955 (- 0.4771212)

E

sol

= 0.0140989 x 10-3 voltios.

Log

1 M ---3 M

(- 0.4771212)

RESULTADO: La solución brinda 0.0140989 x 10-3 voltios positivos.

Problema No.59 Calcula la energía de electrodo y la energía de solución de la siguiente celda Pd0 ;Pd++//Cd++;Cd0; la concentración de la hemipila de oxidación es de 1.025 molar y la concentración de la hemipila de reducción es 0.95 molar.

Programa Actualizado de QUIMICA II. 57

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

SOLUCION. De la celda.. Pd0 - 2eCd++ + 2ePd0 + Cd++

Pd++ Cd0

OXIDACION. REDUCCION.

Pd++ + Cd0

Donde la.. Concentración de oxidación es de 1.025 M Concentración de reducción es de 0.95 M

La energía de solución la calculamos de:

E

sol

0.0591 = - -----n

E

sol

0.0591 = - ------2

E

sol

= -0.02955 (0.0330002)

E

sol

= -9.75157 x 10-4 voltios.

RESULTADO: La voltios.

solución

Log

brinda

1.025 M -------0.95 M

(0.0330002)

un

voltaje

negativo

de

-9.75157

x

10-4

Problema No.60 En la siguiente celda de Ca0;Ca++//Zn++;Zn0 calcula la energía de solución y de electrodos, cuando la actividad química es de 3 y 2.5 respectivamente de la celda.

SOLUCION. De la celda..

Programa Actualizado de QUIMICA II. 58

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

Ca0 - 2eZn++ + 2eCa0 + Zn++

Ca++ Zn0

OXIDACION. REDUCCION.

Ca++ + Zn0

Donde la.. Concentración de oxidación es de 3 M Concentración de reducción es de 2.5 M

La energía de solución la calculamos de:

E

sol

0.0591 = - -----n

E

sol

0.0591 = - ------2

E

sol

= -0.02955 (0.0791812)

E

sol

= -2.339 x 10-4 voltios.

Log

3 M ---2.5 M

(0.0791812)

RESULTADO: La pila brinda un voltaje -2.339 x 10-4 voltios negativos.

Problema No.61 En la siguiente celda Ni0;Ni++//Sn++;Sn0 determina si la energía total de pila que brinda a un sistema eléctrico, cuando existe una actividad oxidación de 2 y una actividad de reducción de 3. Señala que sucede en: a).- Anodo b).- Cátodo c).- Haz un esquema de la celda galvánica indicando las polaridades eléctrodos.

Programa Actualizado de QUIMICA II. 59

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO Ni0;Ni++ = 0.25 v Sn++;Sn0 = 0.14 v

SOLUCION. La energía de electrodos es:

E0 = E0oxi -E0red E0 = 0.25 v - 0.14 v E0 = 0.11 voltios.

El voltaje es de 0.11 voltios positivos por lo cual la reacción es espontánea.

Donde la.. Actividad de oxidación es de 2 Actividad de reducción es de 3

La energía de solución la calculamos de:

sol

0.0591 = - -----n

E

sol

0.0591 = - ------2

E

sol

= -0.02955 (- 0.1760912 )

E

sol

= 5.2034 x 10-3 voltios.

E

Log

2 ---3

(-0.1760912)

a).- Anodo

Programa Actualizado de QUIMICA II. 60

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO En este electrodo se produce una REDUCCION. Sn++

2e-

+

Sn0

b).- Catodo En este electrodo se produce una OXIDACION.

Ni0 - 2e-

Ni++

Ni0

Sn0

c).- Esquema. Hemipila 1 Hemipila 2

Membrana de carbón.

RESULTADO: El voltaje de la solución energía al potencial de electrodo.

es

positiva;

lo

cual

le

restará

Problema No.62 En la siguiente celda de Cd0;Cd++ // Ni++;Ni0 ; determina si la energía total de pila, pila que brinda energía a un sistema eléctrico cuando existe una actividad química de oxidación de 2 y una actividad química de reducción de 1. Señala que sucede en : a).- Anodo. b).- Catodo. c).Haz un esquema considerando las polaridades eléctricas.

de

la

celda

galvánica

Cd0;Cd++ = 0.40 v Ni0;Ni++ = 0.25 v

Programa Actualizado de QUIMICA II. 61

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

SOLUCION.

Para calcular la energía de electrodos

E0 = E0oxi -E0red E0 = 0.40 v - 0.25 v E0 = 0.15 voltios.

Donde la.. Actividad de oxidación es de 2 Actividad de reducción es de 1

La energía de solución la calculamos de:

E

sol

0.0591 = - -----n

E

sol

0.0591 = - ------2

E

sol

= -0.02955 (0.30103)

E

sol

= - 8.8954364 x 10-3 voltios.

Log

2 ---1

(0.30103)

Resolviendo para:

a).- Anodo , en este electrodo se produce una REDUCCIÓN.

Programa Actualizado de QUIMICA II. 62

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO b).- Cátodo, en este electrodo se produce una OXIDACIÓN. Cd0

c).- Esquema.

Hemipila 1

Ni0

Hemipila 2

Membrana de carbón.

RESULTADO: La celda de Cd0 y Ni voltios

0

se comporta como celda galvánica -8.8954364 x 10-3

Problema No.63 En la siguiente celda de Ni0;Ni++ // Pb++;Pb0 ; determina la carga de la pila y señala si la celda proporciona energía para alimentar un sistema eléctrico, cuando existe una actividad química de oxidación de 1.5 y una actividad química de reducción de 1.0. Señala que sucede en : a).- Anodo. b).- Catodo. c).Haz un esquema considerando las polaridades eléctricas.

de

la

celda

galvánica

Ni0;Ni++ = 0.25 v Pb0;Pb++ = - 9.8 v

Programa Actualizado de QUIMICA II. 63

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO SOLUCION.

Para calcular la energía de electrodos

E0 = E0oxi -E0red E0 = 0.25 v - (- 0-98 v) E0 = 1.23 voltios.

Donde la.. Actividad de oxidación es de 1.5 Actividad de reducción es de 1.0

La energía de solución la calculamos de:

sol

0.0591 = - -----n

E

sol

0.0591 = - ------2

E

sol

= -0.02955 (0.1760912)

E

sol

= - 5.2034967 x 10-3 voltios.

E

Log

1.5 ---1.0

(0.1760912)

Resolviendo para:

a).- Anodo , en este electrodo se produce una REDUCCIÓN. Pb++ + 2e-

Pb0

Programa Actualizado de QUIMICA II. 64

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO b).- Cátodo, en este electrodo se produce una OXIDACIÓN. Ni0

- 2e-

Ni++

Ni0

c).- Esquema.

Pb0

Hemipila 1

Hemipila 2

Membrana de carbón.

RESULTADO: La celda de Cd0 y Ni 0se comporta como celda galvánica -8.8954364 x 10-3 voltios Problema No.64 En la siguiente celda de Pb0;Pb++ // Cu++;Cu0 ; determina si la celda proporcionada se comporta como una pila galvánica o eléctrica, cuando existe una concentración de 3 molar en oxidación y 1.75 molar en concentración de reducción. Señala : a).- La energía de electrodos. b).- ¿Qué sucede en el ánodo? c).- ¿Como es la energía de solución ? Cu0;Cu++ = -0.34 v Pb0;Pb++ = 0.13 v

SOLUCION.

Para calcular la energía de electrodos

Programa Actualizado de QUIMICA II. 65

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

E0 = E0oxi -E0red E0 = 0.13 v - (- 0.34 v) E0 = 0.47 voltios.

b).- En el ánodo se produce una REDUCCION , un electrodeposito.

Donde la.. Concentración de oxidación es de 3 molar. Concentración de reducción es de 1.5 molar.

La energía de solución la calculamos de:

E

sol

0.0591 = - -----n

E

sol

0.0591 = - ------2

E

sol

= -0.02955 (0.30103)

E

sol

= - 8.895436 x 10-3 voltios.

Log

3 M ----1.5 M

(0.30103)

Usando la ecuación de Nerst..

E

total

= 0.47 voltios - (- 8.895436 x 10-3 voltios )

E

total

= 0.4611045 voltios.

El voltaje de pila es de 0.4611045 celda galvánica.

y cumple los requisitos para ser una

Programa Actualizado de QUIMICA II. 66

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

RESULTADO: Es una pila galvánica por las energías de electrodo y por la energías de solución.

Problema No.65 De la siguiente celda de Cu0;Cu++ // Pb++;Pb0 ; determina si la energía de electrodos y de la solución si cumple con las condiciones para diseñar una celda galvánica , menciona las características de una celda galvánica. La actividad de oxidación 3 molar y la actividad de reducción es de 1.0. Señala : a).- La energía de electrodos. b).- La energía de solución. c).- La energía total de pila. Cu0;Cu++ = -0.34 v Pb0;Pb++ = 0.13 v

SOLUCION.

Para calcular la energía de electrodos

E0 = E0oxi -E0red

Programa Actualizado de QUIMICA II. 67

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

E0 = -0.34 v - 0.13 v E0 = -0.47 voltios.

Es una reacción no espontánea.

Donde la.. Actividad de oxidación es de 3 Actividad de reducción es de 1

La energía de solución la calculamos de:

E

sol

0.0591 = - -----n

E

sol

0.0591 = - ------2

E

sol

= -0.02955 (0.47712125)

E

sol

= - 0.014098 voltios.

Log

3 --1

(0.47712125)

Usando la ecuación de Nerst..

E

total

= -0.47 voltios - (- 0.014098 )

E

total

= -0.47 v + 0.014098 v

E

total

= -

0.45590 voltios.

Programa Actualizado de QUIMICA II. 68

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO RESULTADO: No cumplen las características en la energía de electrodo, puesto que el voltaje es negativo y es una reacción no espontánea .La energía de pila es NEGATIVA, por lo cual no puede ser usada como CELDA GALVANICA.

Problema No.66 De la siguiente celda de Cr0;Cr++ // Pt++;Pt0 ; indica si la energía total de pila es positiva y encuentra el valor energético de la solución, cuando existe una actividad química de 2 en oxidación y 2.5 en reducción. Señala

que sucede en: a).- El catodo. b).- El ánodo. c).- Haz un esquema de la celda anterior.

Cr0;Cr++ = 0.74 v Pt0;Pt++ = -1.20 v

SOLUCION.

Para calcular la energía de electrodos

E0 = E0oxi -E0red E0 = 0.74 v - (- 1.20 v ) E0 = 1.94 voltios.

Programa Actualizado de QUIMICA II. 69

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO Es una reacción

espontánea.

Donde la.. Actividad de oxidación es de 2 Actividad de reducción es de 2.5

La energía de solución la calculamos de:

E

sol

0.0591 = - -----n

E

sol

0.0591 = - ------2

E

sol

= -0.02955 (-0.09691)

E

sol

=

Log

2 ---2.5

(-0.09691)

0.0019091 voltios.

Usando la ecuación de Nerst..

E

total

= 1.94 voltios - ( 0.0019091 v )

E

total

= 1.94 v - 0.0019091 v

E

total

= 1.93 voltios.

La energía de pila es de 1.93 voltios positivos.

a).- En el cátodo se produce una OXIDACION. b).- En

el ánodo se produce una REDUCCION.

Programa Actualizado de QUIMICA II. 70

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

Cr0

c).- Esquema.

Pt0

Hemipila 1

Hemipila 2

Membrana de carbón.

Problema No.67 De la siguiente celda de Pt0;Pt+++ // Cr+++;Cr0 ; indica si la energía total de pila es la adecuada para ser considerada una celda galvánica ( fundamenta tu respuesta), se señala que la concentración de oxidación es de 1.5 M y la concentración de reducción toma el mismo valor en la concentración de oxidación. Señala

que sucede en: a).- La energía de electrodos. b).- La energía de solución. c).- Indica que sucede dentro de la solución con el

cátodo de la celda. Cr0;Cr+++ = 0.74 v Pt0;Pt++ = -1.20 v

SOLUCION.

Para calcular la energía de electrodos

E0 = E0oxi -E0red E0 = -1.20 v - 0.74 v E0 = -1.94 voltios.

Programa Actualizado de QUIMICA II. 71

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

Donde la.. Concentración de oxidación es de 1.5 M Concentración de reducción es de 1.5 M

La energía de solución la calculamos de:

E

sol

0.0591 = - -----n

E

sol

0.0591 = - ------2

E

sol

= -0.02955 (0.0)

E

sol

=

Log

1.5 M -----1.5 M

(0.0)

0.0 voltios.

La solución no brinda ENERGIA.

Dentro de la solución solo los electrodos brindan energía, pero una energía NEGATIVA, por lo cual no puede ser considerada una celda galvánica. Con relación a la solución no brinda energía.

RESULTADO: No cumplen las características en la energía de electrodo, puesto que el voltaje es negativo y es una reacción no espontánea .La energía de pila es NEGATIVA, por lo cual no puede ser usada como CELDA GALVANICA. Es una pila galvánica por las energías de electrodo y por la energías de solución.

Programa Actualizado de QUIMICA II. 72

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

Problema No.68 En la siguiente celda Fe0;Fe++//Sn++;Sn0 determina si la solución brinda energía a partir de las concentraciones mostradas.. a a

oxi red

= 3.5 = 4.0

Calcula: a).- La energía de electrodos. b).- La energía total de pila.

Fe0;Fe++ = 0.44 v Sn0;Sn++ = 0.14 v

SOLUCION.

Para calcular la energía de electrodos

E0 = E0oxi -E0red E0 = 0.44 v - 0.14 v E0 = 0.30 voltios.

Donde la.. Actividad Actividad

de de

oxidación es de 3.5 reducción es de 4.0

Programa Actualizado de QUIMICA II. 73

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

La energía de solución la calculamos de:

E

sol

0.0591 = - -----n

E

sol

0.0591 = - ------2

E

sol

= -0.02955 (-0.057991)

E

sol

=

Log

3.5 -----4.0

(-0.057991)

1.7136 x 10-3 voltios.

Por la ecuación de Nerst..

E

total

= E0 - E

E

total

= 0.30 v - 0.0017136

E

total

= 0.301713 voltios.

sol

RESULTADO: La celda mostrada se considera una celda galvánica.

Programa Actualizado de QUIMICA II. 74

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

Problema No.69 En la siguiente celda Sn0;Sn++//Fe++;Fe0 , analiza y fundamenta las razones , para ver si puede ser considerada una celda galvánica. Suponiendo que existe una concentración de 0.5 molar en oxidación y 0.75 molar en reducción. Sn0;Sn++ = 0.14 v Fe0;Fe++ = 0.44 v

SOLUCION.

Para calcular la energía de electrodos

E0 = E0oxi -E0red E0 = 0.14 v - 0.44 v E0 = -0.30 voltios.

La reacción es espontánea.

Donde la.. Concentración Concentración

de de

oxidación es de 0.5 M reducción es de 0.75 M

Programa Actualizado de QUIMICA II. 75

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

La energía de solución la calculamos de:

E

sol

0.0591 = - -----n

E

sol

0.0591 = - ------2

E

sol

= -0.02955 (-0.176091)

E

sol

=

Log

0.5 M -----0.75 M

(-0.176091)

3.69193 x 10-3 voltios.

Por la ecuación de Nerst..

E

total

= E0 - E

E

total

= -0.30 v -

E

total

= - 0.3039193 voltios.

sol

3.69193 x 10-3 v

RESULTADO: La reacción de los electrodos la solución no brinda energía.

es espontánea., la reacción en

Con las condiciones contrarias no puede considerarse una celda galvánica.

Programa Actualizado de QUIMICA II. 76

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

Problema No.70 De la siguiente celda Pb0;Pb++//Fe++;Fe0, determina si la energía total de pila brinda o requiere energía , cuando tiene como concentraciones: En oxidación 1 molar y como concentración de reducción 1.5 molar.

Señala que sucede en: a).- El cátodo. b).- El ánodo. c).- Haz un esquema de la celda en función de la respuesta Pb0;Pb++ = -0.98 v Fe0;Fe++ = 0.44 v

SOLUCION.

Para calcular la energía de electrodos

E0 = E0oxi -E0red E0 = -0.98 v - 0.44 v E0 = -1.42 voltios.

La reacción es no espontánea.

Donde la.. Concentración Concentración

de de

oxidación es de 1.0 M reducción es de 1.5 M

Programa Actualizado de QUIMICA II. 77

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

La energía de solución la calculamos de:

E

sol

0.0591 = - -----n

E

sol

0.0591 = - ------2

E

sol

= -0.02955 (-0.176091)

E

sol

=

Log

1.0 M -----1.5 M

(-0.176091)

5.20349 x 10-3 voltios.

Por la ecuación de Nerst..

E

total

= E0 - E

E

total

= -1.42 v -

E

total

= -1.4147 voltios.

sol

5.20349 x 10-3 v

Respondiendo: a).- En el catodo se produce una OXIDACION. b).- En el ánodo se produce una REDUCCION c).- Esquema. E

CATODO

Pb0

ANODO

Fe0

Programa Actualizado de QUIMICA II. 78

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

Puede ser electrodepósitado plomo sobre fierro.

RESULTADO: La celda es una celda electrolitica, por realizar un electrodeposito de plomo sobre fierro. .

lo

que

podemos

Programa Actualizado de QUIMICA II. 79

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

Problema No.71 Analiza cual de las condiciones usarías para hacer una celda galvánica, si las concentraciones se conservan bajo las dos condiciones, las concentraciones en oxidación y reducción son 2 y 3 molar respectivamente. Pbo; Pb++ = 0.13 v Fe0; Fe++ = 0.44 v a).- Pbo;Pb++//Fe++;Fe0 b).- Fe0;Fe++//Pb++;Pb0

SOLUCION. Para el primer caso: Pbo;Pb++//Fe++;Fe0 La energía de electrodos es

E0 = E0oxi -E0red E0 = 0.13 v - 0.44 v E0 = - 0.31 voltios.

La energía de electrodos es negativa y la reacción es `por lo cual NO espontánea. Para el segundo caso: Fe0;Fe++//Pb++;Pb0

La energía de electrodos es

E0 = E0oxi -E0red E0 = 0.44 v - 0.13 v E0 = 0.31 voltios.

La energía de espontánea.

electrodos

es

positiva

y

la

reacción

es

por

lo

cual

Conviene la segunda opción, por lo cual procedemos a calcular la energía de la solución.

E

total

= E0 - E

sol

Programa Actualizado de QUIMICA II. 80

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

E

total

E

total

0.0591 2 M = ------ log ----n 3 M

= (-0.02955)( -0.176091) = 5.203496 x 10-3 voltios.

RESULTADO: La energía de solución es positiva y le restaría a la energía de los electrodos. Y no puede ser considerada una celda galvánica.

Problema No.72 Analiza cual de las condiciones usarías para hacer una celda de níquel y estaño, con una concentración de oxidación de 1 molar y una concentración

Programa Actualizado de QUIMICA II. 81

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO de reducción de 2 molar, puede ser considerada una celda galvánica. Ni0;Ni++= 0.25 v Sn0;Sn++ = 0.14 v

SOLUCION. Para el primer caso: Nio;Ni++//Sn++;Sn0 La energía de electrodos es

E0 = E0oxi -E0red E0 = 0.25 v - 0.14 v E0 =

E

total

E

total

E

total

= E0 - E

0.11 voltios.

sol

0.0591 1 M = ------ log ----n 2 M

= (-0.02955)( -0.30103) = 8.89543 x 10-3 voltios.

Para el segundo caso: Sn0;Sn++//Ni++;Ni0

La energía de electrodos es

E0 = E0oxi -E0red E0 = 0.14 v - 0.25 v E0 =-0.11 voltios.

E

total

= E0 - E

sol

Programa Actualizado de QUIMICA II. 82

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

E

total

E

total

0.0591 2 M = ------ log ----n 1 M

= (-0.02955)( 0.30103) = -8.895436 x 10-3 voltios.

RESULTADO: Las concentraciones en el caso 1 deben de invertirse para que funcione como una celda galvánica.

Problema No.73 En la celda de Sn0;Sn++//Ni++;Ni0 y en Ni0;Ni++//Sn++;Sn0 , investiga cual de las dos puede ser usadas como celda galvánica. Cuando mantenem9os constante la concentración de 2 molar para la oxidación y 3 molar para la concentración de reducción. Sn0;Sn++ = 0.14 v Ni0;Ni++ = 0.25 v

Programa Actualizado de QUIMICA II. 83

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

SOLUCION. Para el primer caso: Sn0;Sn++//Ni++;Ni0 La energía de electrodos es

E0 = E0oxi -E0red E0 = 0.14 v - 0.25 v E0 = - 0.11 voltios.

La energía de electrodos es negativa y la reacción es `por lo cual NO espontánea. Para el segundo caso: Ni0;Ni++//Sn++;Sn0

La energía de electrodos es

E0 = E0oxi -E0red E0 = 0.25 v - 0.14 v E0 = 0.11 voltios.

La energía de espontánea.

electrodos

es

positiva

y

la

reacción

es

por

lo

cual

Conviene la segunda opción, por lo cual procedemos a calcular la energía de la solución.

E

total

E

total

E

total

= E0 - E

sol

0.0591 2 M = ------ log ----n 3 M

= (-0.02955)( -0.176091) = 5.203496 x 10-3 voltios.

RESULTADO:

Programa Actualizado de QUIMICA II. 84

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO La energía de solución es positiva y le restaría a la energía de los electrodos., si es posible usarla pero a costa de los electrodos, se propone invertir las concentraciones.

Problema No.74 Calcular los gramos y el espesor en centimetros de una capa de estaño depositada durante 30 minutos a una densidad de corriente de 80 amperios/cm2 en un áreas de 10 cm2 . La eficiencia del sistema es de 95% y la densidad del estaño es de 7.29 gr/cm3 .La solución usada es SnCl2.

SOLUCION. t = 30 miin x 60 seg/1 min = 1800 seg.

Programa Actualizado de QUIMICA II. 85

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO Densidad = 80 amperios / cm2 área = 10 cm2 Eficiencia = 95% Densidad del estaño = 7.29 gr/ cm3 Solución = SnCl2

Así que:

de aquí

SnCl2

Sn++ + 2Cl-

Sn++ + 2e-

Sn0 REDUCCION.

La cantidad de carga eléctrica es Q = It sustituyendo los datos…

Q = 80 amperios x 1800 segundos. Q = 144 000 coul.

El equivalente electroquimico es:

P.A/n Ee = --------- = 96494 coul

118.69 gr/ 2e--------------- = 6.15012 x 10-4 gr / coul. 96494 coul.

Aplicando la fórmula

M = It Ee n M =(144 000 coul)(6.15012 x 10-4 gr/coul)(0.95) M = 84.133 gr de estaño.

RESULTADO: La masa depositada es de 84.133 gr de estaño por efecto de 80 amperios en 30 minutos.

Densidad = masa/ volumen sustituyendo los datos en la ecuación de espesor

masa/ densidad espesor = ---------------área

Programa Actualizado de QUIMICA II. 86

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

sustituyendo los datos: (84.133 gr)( 7.29 gr/ cm3) espesor = --------------------------10 cm2

espesor = 61.33 cm.

RESULTADO: El espesor que se tiene es de 61.33 cm de estaño.

Problema No.75 Calcular los gramos y el espesor en centimetros de una capa de plata depositada durante 15 minutos a una densidad de corriente de 20 amperios/cm2 en un áreas de 110 cm2 . La eficiencia del sistema es de 90% en una solución de AgCl y la densidad de la plata es de 10.50 gr/cm3 .

SOLUCION. t = 15 min x 60 seg/1 min = 900 seg. Densidad = 20 amperios / cm2 área = 10 cm2 Eficiencia = 90% Densidad de la plata = 10.50 gr/ cm3

Programa Actualizado de QUIMICA II. 87

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO Solución = AgCl

Así que:

de aquí

AgCl

Ag+ + Cl-

Ag+ + 1e-

Ag0 REDUCCION.

La cantidad de carga eléctrica es Q = It sustituyendo los datos…

Q = 20 amperios x 900 segundos. Q = 18 000 coul.

El equivalente electroquimico es:

P.A/n Ee = --------- = 96494 coul

108.69 gr/ 1e--------------- = 1.11716 x 10-3 gr / coul. 96494 coul.

Aplicando la fórmula

M = It Ee n M =(18 000 coul)(1.11716 x 10-3 gr/coul)(0.90) M = 18.098 gr de plata.

RESULTADO: La masa depositada es de 18.098 gr de plata por efecto de 20 amperios en 15 minutos.

Densidad = masa/ volumen sustituyendo los datos en la ecuación de espesor

masa/ densidad espesor = ---------------área

sustituyendo los datos:

Programa Actualizado de QUIMICA II. 88

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

(18.098 gr)( 10.50 gr/ cm3) espesor = --------------------------110 cm2

espesor = 1.7275 cm.

RESULTADO: La placa de 110 cm2 tiene de espesor una capa de 1.7275 cm de plata.

Problema No.76 Calcular la cantidad en átomos y la cantidad en gramosde una capa de aluminio durante 30 minutos a una densidad de corriente de 82 amperios/cm2 en un área de 120 cm2 . La eficiencia del sistema es de 90% en una solución de AlCl3 y la densidad del aluminio es de 2.70 gr/cm3 .

SOLUCION. t = 30 min x 60 seg/1 min = 1800 seg. Densidad = 82 amperios / cm2 área = 120 cm2 Eficiencia = 90% Densidad del aluminio = 2.70 gr/ cm3 Solución = AlCl3

Programa Actualizado de QUIMICA II. 89

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

Así que: Al+++ + 3Cl-

AlCl3 de aquí

Al+++ + 3e-

Al0 REDUCCION.

La cantidad de carga eléctrica es Q = It sustituyendo los datos…

Q = 82 amperios x 1800 segundos. Q = 1,476 000 coul.

El equivalente electroquimico es:

P.A/n Ee = --------- = 96494 coul

26.98 gr/ 3e--------------- = 9.3200958 x 10-5 gr / coul. 96494 coul.

Aplicando la fórmula

M = It Ee n M=(18 000 coul)(9.3200958 x 10-5 gr/coul)(0.90) M = 123.808 gr de aluminio.

RESULTADO: La masa depositada es de 123.808 gr de aluminio por efecto de 82 amperios en 30 minutos.

Densidad = masa/ volumen sustituyendo los datos en la ecuación de espesor

masa/ densidad espesor = ---------------área

sustituyendo los datos: (123.808 gr)( 2.70 gr/ cm3) espesor = ---------------------------

Programa Actualizado de QUIMICA II. 90

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO 120 cm2

espesor = 0.382123 cm.

RESULTADO: La placa de 120 cm2 tiene de espesor una capa de 0.382123 cm de aluminio.

Problema No.77 Calcular los gramos y el espesor en cm de una capa de plomo depositado durante 12.5 minutos a una densidad de corriente de 18 amperios /cm2 en un área de 10 cm2 . La eficiencia del sistema es de 25% en una solución de PbSO4 y la densidad del plomo es de 11.34 gr/cm3 .

SOLUCION. t = 12.5 min x 60 seg/1 min = 750 seg. Densidad = 18 amperios / cm2 área = 10 cm2 Eficiencia = 25% Densidad del plomo = 11.34 gr/ cm3 Solución = PbSO4

Así que: PbSO4

Pb++ + SO4--

Programa Actualizado de QUIMICA II. 91

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO de aquí

Pb++ + 2e-

Pb0 REDUCCION.

La cantidad de carga eléctrica es Q = It sustituyendo los datos…

Q = 18 amperios x 750 segundos. Q = 13 500 coul.

El equivalente electroquimico es:

P.A/n Ee = --------- = 96494 coul

207.2 gr/ 2e--------------- = 1.07364 x 10-3 gr / coul. 96494 coul.

Aplicando la fórmula

M = It Ee n M=(13 500 coul)(1.07364 x 10-3 gr/coul)(0.25) M = 3.6235 gr de aluminio.

RESULTADO: La masa depositada es de 3.6235 gr de plomo por efecto de 18 amperios en 12.5 minutos.

Densidad = masa/ volumen sustituyendo los datos en la ecuación de espesor

masa/ densidad espesor = ---------------área

sustituyendo los datos: (3.6235 gr)( 11.34 gr/ cm3) espesor = --------------------------10 cm2

Programa Actualizado de QUIMICA II. 92

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO espesor = 0.03195 cm.

RESULTADO: La placa de 10 cm2 tiene de espesor de una capa de 0.03195 cm de plomo.

Problema No.78 Calcular los gramos y el espesor en cm de una capa de cobre depositado durante 3.5 minutos a una densidad de corriente de 40 amperios /cm2 en un área de 10 cm2 . La eficiencia del sistema es de 45% en una solución de CuSO4 y la densidad del plomo es de 8.96 gr/cm3 .

SOLUCION. t = 3.5 min x 60 seg/1 min = 210 seg. Densidad = 40 amperios / cm2 área = 10 cm2 Eficiencia = 45% Densidad del plomo = 8.96 gr/ cm3 Solución = CuSO4

Así que:

de aquí

CuSO4

Cu++ + SO4--

Cu++ + 2e-

Cu0 REDUCCION.

La cantidad de carga eléctrica es Q = It sustituyendo los datos…

Programa Actualizado de QUIMICA II. 93

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

Q = 40 amperios x 210 segundos. Q = 8 400 coul.

El equivalente electroquimico es:

P.A/n Ee = --------- = 96494 coul

63.54 gr/ 2e--------------- = 3.29243 x 10-4 gr / coul. 96494 coul.

Aplicando la fórmula

M = It Ee n M=(8 400 coul)(3.29243 x 10-4 gr/coul)(0.45) M = 1.24453 gr de cobre.

RESULTADO: La masa depositada es de 1.24453 gr de cpbre por efecto de 40 amperios en 3.5 minutos.

Densidad = masa/ volumen sustituyendo los datos en la ecuación de espesor

masa/ densidad espesor = ---------------área

sustituyendo los datos: (1.24453 gr)( 8.96 gr/ cm3) espesor = --------------------------10 cm2

espesor = 0.013889 cm.

Programa Actualizado de QUIMICA II. 94

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO RESULTADO: La placa de 10 cm2 tiene de espesor de una capa de 0.013889 cm de cobre.

Problema No.79 Calcular los gramos y el espesor en cm de una capa de hierro depositado durante 2.5 minutos a una densidad de corriente de 13 amperios /cm2 en un área de 110 cm2 . La eficiencia del sistema es de 90% en una solución de FeSO4 y la densidad del hierro es de 7.87 gr/cm3 .

SOLUCION. t = 2.5 min x 60 seg/1 min = 150 seg. Densidad = 13 amperios / cm2 área = 110 cm2 Eficiencia = 90% Densidad del hierro = 7.87 gr/ cm3 Solución = FeSO4

Así que: FeSO4 de aquí

Fe++ + 2e-

Fe++ + SO4-Fe0 REDUCCION.

La cantidad de carga eléctrica es Q = It sustituyendo los datos…

Q = 13 amperios x 150 segundos. Q = 1 950 coul.

Programa Actualizado de QUIMICA II. 95

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

El equivalente electroquimico es:

P.A/n Ee = --------- = 96494 coul

55.84 gr/ 2e--------------- = 2.893441 x 10-4 gr / coul. 96494 coul.

Aplicando la fórmula

M = It Ee n M=(1950 coul)(2.893441 x 10-4 gr/coul)(0.90) M = 0.50779 gr de hierro.

RESULTADO: La masa depositada es de 0.50779 gr de hierro por efecto de 13 amperios en 2.5 minutos.

Densidad = masa/ volumen sustituyendo los datos en la ecuación de espesor

masa/ densidad espesor = ---------------área

sustituyendo los datos: (0.50779 gr)( 7.87 gr/ cm3) espesor = --------------------------110 cm2

espesor = 0.586567 cm.

RESULTADO: La placa de 110 cm2 tiene de espesor de una capa de 0.586567 cm de hierro.

Programa Actualizado de QUIMICA II. 96

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

Problema No.80 ¿ Cuál es la eficiencia de corriente en % para un proceso de refinación de cobre? Si fluye a través de la solución 3 amperios en un tiempo de 25 minutos. Y se deposita 1 gramo de cobre.

SOLUCION. Cu++ + 2e-

En la ecuación

Cu0 REDUCCION.

M = It Ee n

se calcula P.A / n 63.54 gr/ 2eEe = ----------- = ------------- = 3.29243 x 10-4 gr/coul. 96494 coul 96494 coul

Aplicando la ecuación anterior se despeja

la eficiencia…

1 gramo de cobre n = ------------------------------------------------------------------( 3 coul/ seg) ( 25 min x 60 seg/ 1 min ) ( 3.29243 x 10-4 gr/ coul) 96494 coul 96494 coul

n = 1 gr de cobre / 1.48159471 gr

Programa Actualizado de QUIMICA II. 97

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

n = 67.49 % de eficiencia.

RESULTADO: La eficiencia del sistema es de 67.49 %.

Problema No.81 ¿ Cuál es la eficiencia de corriente en % para un proceso de refinación de plata? Con una fuente de voltaje que proporciona 12 amperios/ cm2 y que se encuentra funcionando durante tiempo de 15 minutos.Se deposito 1.2 gramos de plata .

SOLUCION. AgCl

Ag+

+ Cl-

de aquí se obtiene la ecuación electroquimica… Ag+ + 1eREDUCCION.

En la ecuación

Ag0

M = It Ee n

se calcula P.A / n 107.8 gr/ 1eEe = ----------- = ------------- = 1.11716 x 10-3 gr/coul. 96494 coul 96494 coul

Aplicando la ecuación anterior se despeja

la eficiencia…

1.2 gramo de plata n = ------------------------------------------------------------------( 12 coul/ seg) ( 15 min x 60 seg/ 1 min )( 1.11716 x 10-3 gr/ coul)

Programa Actualizado de QUIMICA II. 98

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO n = 1.2 gr de plata / 12.06541 gr n = 0.09945 de eficiencia.

RESULTADO: La eficiencia del sistema es de 9.945% con una densidad de corriente de 12 amperios / cm2 durante 15 minutos..

Problema No.82 ¿ Cuál es la eficiencia de corriente en % para un proceso de refinación de oro, cuando se deposito 120 gramos de oro en un tiempo de 20 minutos y con una densidad de corriente de 15 amperios/ cm2 ? Usando una solución de AuCl3.

SOLUCION. AuCl3

Au+++

+ 3Cl-

de aquí se obtiene la ecuación electroquimica… Au+++ + 3eREDUCCION.

En la ecuación

Ag0

M = It Ee n

se calcula P.A / n 196.96gr/ 3eEe = ----------- = ------------- = 6.8038 x 10-4 gr/coul. 96494 coul 96494 coul

Aplicando la ecuación anterior se despeja

la eficiencia…

120 gramo de oro n = ------------------------------------------------------------------( 15 coul/ seg) ( 20 min x 60 seg/ 1 min )( 6.8038 x 10-4 gr/ coul)

n = 120 gr de oro / 183.7046 gr

Programa Actualizado de QUIMICA II. 99

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO n = 0.653222 de eficiencia.

RESULTADO: La eficiencia del sistema es de 65.32 %.

Problema No.83 ¿ Cuál es la eficiencia de corriente en % para un proceso de refinación de cromo, cuando existe una corriente de 21 amperios en 10 minutos depositando 1.25 gramos de cromo.

SOLUCION. Se obtiene la ecuación electroquimica… REDUCCION.

En la ecuación

Cr++ + 2e-

Cr0

M = It Ee n

se calcula P.A / n 51.99 gr/ 2eEe = ----------- = ------------- = 2.69394 x 10-4 gr/coul. 96494 coul 96494 coul

Aplicando la ecuación anterior se despeja

la eficiencia…

1.25 gramo de cromo n=---------------------------------------( 12 600 coul) ( 2.69394 x 10-4 gr/ coul)

n = 1.25 gr de cromo / 3.394376 gr n = 0.36825 de eficiencia.

RESULTADO: La eficiencia del sistema es de 36.82%.

Programa Actualizado de QUIMICA II. 100

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

Problema no.84 ¿ Cuál es la eficiencia de corriente en % para un proceso de refinación de estaño, cuando fluyen 10 amperios en 17 minutos depositando aproximadamente 4.85 gramos de estaño?

SOLUCION.

Se obtiene la ecuación electroquimica…

Sn++ + 2e-

Sn0 REDUCCION.

La cantidad de carga eléctrica es: Q= It Q= 10,200 coul. En la ecuación

M = It Ee n

se calcula P.A / n 118.7 gr/ 2eEe = ----------- = ------------96494 coul 96494 coul

Aplicando la ecuación anterior se despeja

la eficiencia…

4.85 gramos de estaño n = ------------------------------------------( 10 200 coul) ( 118.7 gr/2e- / 96494 coul)

n = 4.85 gr de estaño / 6.27365 gr n = 0.77307 de eficiencia.

Programa Actualizado de QUIMICA II. 101

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

RESULTADO: La eficiencia del sistema es de 77.30 % depositandose de Sn.

4.85 gr

Problema No.85 Se tiene una solución electrolítica de CuSO4 de esta solución se deposita sobre una superficie de 10 dm2 , la corriente que circula por la solución es de 2.2 amperios durante 40 minutos con una eficiencia de 95%. La densidad del cobre es de 8.96 gr/cm3. a).- Encuentra los gramos depositados de cobre. b).- Espesor logrado en micras. c).- El número de átomos depositados.

SOLUCION. Cu++ + SO4--

CuSO4

de aquí obtenemos la ecuación electroquímica.. Cu++ + 2e-

Cu0

produciendose una REDUCCION.

La carga eléctrica es Q= It Q = ( 2.2 coul/ seg)( 40 min x60 seg/ 1 min ) Q = 5 280 coul.

Aplicando la fórmula

M = It Ee n M=(5280 coul)(63.54gr/2e-/ 96494 coul)(0.95) M = 1.65148 gr de cobre.

Programa Actualizado de QUIMICA II. 102

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

Los gramos depositados de cobre son 1.65148 gr.

Para obtener el espesor logrado ….

masa / densidad Espesor =-------------------área 1.65148 gr / 8.96 gr/cm3 Espesor =-----------------------1 cm2

Espesor = 0.184316 cm. En micras el espesor es de 1.84316 x 10-8 .

Para el número de átomos depositados serían :

96494 coul 5280 coul

---------

6.022 x 1023 átomos x

x = 3.29514 x 1022 esto es con una eficiencia de 100%, pero con lña eficiencia del 95% tenemos que el valor es de …..

( 3.29514 x 1022 átomos)(0.95) = 3.130383 x 1022 átomos.

RESULTADO: Los átomos depositados son

CuSO4

3.130383 x 1022 átomos.

Cu++ + SO4--

Programa Actualizado de QUIMICA II. 103

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO de aquí obtenemos la ecuación electroquímica.. Cu++ + 2e-

Cu0

produciendose una REDUCCION. La carga eléctrica es Q= It Q = ( 3.2 coul/ seg)( 55 seg ) Q = 176 coul.

Aplicando la fórmula

M = It Ee n M=(176 coul)(6.80387 x 10-4 gr/coul)(0.90) M = 0.10777 gramos de oro.

Los gramos depositados de oro son 0.1077 gr. Para el número de átomos depositados es:

96494 coul ----176 coul -----

6.022 x 1022 átomos. x

x= 1.0983812 x 1021 átomos.

Esta cantidad es considerando una eficiencia del 100% , pero eficiencia proporcionada es del 90% por lo que el resultado es de :

la

(1.0983812 x 1021 átomos )( 0.90) = 9.8854312 x 1021 átomos.

Para dar respuesta al número de electrones depositados es el mismo número de átomos depositados. 9.8854312 x 1021 átomos.

Para calcular el espesor tenemos que :

masa / densidad Espesor =--------------------

Programa Actualizado de QUIMICA II. 104

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO área

0.10777 gr / 19.3 gr/cm3 Espesor =-----------------------1.2 cm2

Espesor = 1.7333 cm.

RESULTADO: Los átomos depositados son 9.8854312

x 1021 átomos.

Programa Actualizado de QUIMICA II. 105

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

Problema No.86 Se tiene una solución de AuCl3, de esta solución electrolitica se deposita Au sobre una superficie de 12 dm2, la corriente que circula por la solución es de 3.2 amperios y durante 55 segundos con una eficiencia de 90%. La densidad del oro es de 19.3 gr/cm3. Determina. a).b).c).d).-

los gramos depositados de oro. El número de átomos depositados El número de electrones depositados. el espesor logrado.

SOLUCION. Au+++ + 3Cl-

AuCl3

de aquí obtenemos la ecuación electroquímica.. Au+++ + 3e-

Au0

produciendose una REDUCCION.

La carga eléctrica es Q= It Q = ( 3.2 coul/ seg)( 55 seg ) Q = 176 coul.

Aplicando la fórmula

M = It Ee n M=(176 coul)(6.80387 x 10-4 gr/coul)(0.90) M = 0.10777 gramos de oro.

Los gramos depositados de oro son 0.1077 gr.

Programa Actualizado de QUIMICA II. 106

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO Para el número de átomos depositados es:

96494 coul ----176 coul -----

6.022 x 1022 átomos. x

x= 1.0983812 x 1021 átomos.

Esta cantidad es considerando una eficiencia del 100% , pero eficiencia proporcionada es del 90% por lo que el resultado es de :

la

(1.0983812 x 1021 átomos )( 0.90) = 9.8854312 x 1021 átomos.

Para dar respuesta al número de electrones depositados es el mismo número de átomos depositados. 9.8854312 x 1021 átomos.

Para calcular el espesor tenemos que :

masa / densidad Espesor =-------------------área 0.10777 gr / 19.3 gr/cm3 Espesor =-----------------------1.2 cm2

Espesor = 1.7333 cm.

Problema No.87

Programa Actualizado de QUIMICA II. 107

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO En una solución electrolitica de AlCl3, se deposita aluminio en una placa fenolica de 110 cm2, la corriente que circula por la solución es de 1.2 amperios durante 35 minutos con una eficiencia del 93%. La densidad del aluminio es de 2.70 gramos/ cm3 Determina. a).- El espesor obtenido. b).- La cantidad en gramos depositada de aluminio. c).- La cantidad de átomos depositados. SOLUCION.

Al+++ + 3Cl-

AlCl3

de aquí obtenemos la ecuación electroquímica.. Al+++ + 3e-

Al0

produciendose una REDUCCION.

Aplicando la fórmula

M = It Ee n

M=(1.2 coul/seg)(35 min X 60 seg/1 min)(26.98 gr/3e-/ 96494 coul)(0.93) M = 0.218425

gramos de aluminio.

Los gramos depositados de aluminio son 0.218425 gr por 1.2 amperios durante 35 minutos.

Para el número de átomos depositados es: 96494 coul ----- 6.022 x 1022 átomos. 2 520 coul ----x

x= 1.5726822 x 1022 átomos.

Para calcular el espesor tenemos que :

Programa Actualizado de QUIMICA II. 108

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

masa / densidad Espesor =-------------------área 0.218425 gr / 2.70 gr/cm3 Espesor =-----------------------110 cm2 Espesor = 5.3613 x-3cm.

Problema No.88 En una solución electrolitica de SnCl2, se deposita estaño en una placa fenólica de 120 cm2, la corriente que circula por la solución es de 2.2 amperios durante 25 minutos con una eficiencia del 95%. La densidad del estaño es de 7.29 gramos/ cm3

Programa Actualizado de QUIMICA II. 109

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

Determina. a).- El espesor obtenido. b).- Los átomos depositados. c).- La cantidad en gramos de estaño. SOLUCION. Sn++ + 2Cl-

SnCl2

de aquí obtenemos la ecuación electroquímica.. Sn++ + 2e-

Sn0

produciendose una REDUCCION.

La carga eléctrica es Q= It Q = ( 2.2 coul/ seg)( 25 min x 60 seg/1 min ) Q = 3 300 coul.

Aplicando la fórmula

M = It Ee n M=(3300 coul)( 118.69/2 e- /96494 coul)(0.95) M = 1.92806 gr de estaño.

Los gramos depositados de oro son 1.92806 gr.

Para el número de átomos depositados es: 96494 coul ----- 6.022 x 1022 átomos. 3300 coul ----x

Programa Actualizado de QUIMICA II. 110

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

x= 2.0594648 x 1022 átomos.

Para calcular el espesor tenemos que :

masa / densidad Espesor =-------------------área 1.92806 gr / 7.29 gr/cm3 Espesor =-----------------------120 cm2 Espesor = 2.2040 x 10-3 cm.

Problema No.89 En una solución electrolitica de FeCl2, se deposita hierro en una placa fenolica de 10 cm2, la corriente que circula por la solución es de 12 amperios durante 45 minutos con una eficiencia del 95%. La densidad del hierro es de 7.87 gramos/ cm3 Determina. a).- El espesor obtenido. b).- La cantidad en gramos depositada de hierro.

Programa Actualizado de QUIMICA II. 111

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

SOLUCION. Fe++ + 2Cl-

FeCl2

de aquí obtenemos la ecuación electroquímica.. Fe++ + 2e-

Fe0

produciendose una REDUCCION.

La carga eléctrica es Q= It Q = ( 12 coul/ seg)( 45 min x 60 seg/ 1 min ) Q = 32 400 coul.

Aplicando la fórmula

M = It Ee n

M=(32400 coul)(55.84 grFe/2e-/ 96494 coul)(0.95)

M = 8.90602 gramos de hierro.

Los gramos depositados de hierro son 8.90602 gr.

Para calcular el espesor tenemos que :

masa / densidad Espesor =-------------------área 8.90602 gr / 7.87 gr/cm3 Espesor =-----------------------10 cm2

Programa Actualizado de QUIMICA II. 112

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

Espesor = 7.0090 cm.

Problema No.90 ¿ Cuál es la eficiencia de corriente en porcentaje para un proceso refinación de estaño, se usan anodos de estaño impuros y catodos Q.P estaño. El electrolito es de SnCl2 y la eficiencia de corriente tiene valor de 10 Kw-hr/Kg de estaño. La fuente es de excitación es de voltios.

de de un 10

SOLUCION.

SnCl2

Sn++ + 2Cl-

de aquí obtenemos la ecuación electroquímica..

Programa Actualizado de QUIMICA II. 113

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

Sn++ + 2e-

Sn0

produciendose una REDUCCION.

De la potencia obtenemos la corriente:

( 10)( 1000 amp-voltios) I = ------------------------10 voltios.

=

10 000 -------- = 10

1000 amperios.

La carga eléctrica es Q= It Q = ( 1 000 coul/ seg)( 60 min x 60 seg/ 1 min ) Q = 3 600 000 coul.

Aplicando la fórmula

M = It Ee n

1000 gr 1000 gr n =------------------------------ = ------------ = 0.45166 (3 600 000 coul)(118.69 gr/2e-) 22140.44 gr

n = 45.16% de eficiencia.

Programa Actualizado de QUIMICA II. 114

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

RESULTADO: La eficiencia del sistema es de 45.16% y la corriente eficaz es de 451.66 amperios.

Problema No.91 ¿ Cuál es la eficiencia de corriente en porcentaje para un proceso de refinación de plata, se usan anodos de plata impuros y catodos de plata Q.P. El electrolito es de AgCl y la densidad de corriente tiene un valor de 30 Kw-hr/Kg de plata.El potencial de excitación es de 15 voltios

SOLUCION.

AgCl

Ag+ + Cl-

de aquí obtenemos la ecuación electroquímica.. Ag+ + 1e-

Ag0

Programa Actualizado de QUIMICA II. 115

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO produciendose una REDUCCION.

De la potencia

P = VI

obtenemos la corriente:

(30)( 1000 amp-voltios) I = ------------------------15 voltios.

=

30 000 -------- = 15

2000 amperios.

La carga eléctrica es Q= It

Q = (2 000 coul/ seg)(1 hr x 60 min/ 1 hr x 60 seg/1 min ) Q = 7 200 000 coul.

Aplicando la fórmula

M = It Ee n

1000 gr 1000 gr n =----------------------------------------- = -------------- = 0.124322 (7 200 000 coul)(107.8 gr/1e-/ 96494 coul ) 8043.6089 gr

n = 12.43% de eficiencia.

RESULTADO: La eficiencia del sistema es de 12.43% y la corriente eficaz es de 248.6 amperios.

Programa Actualizado de QUIMICA II. 116

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

Problema No.92 ¿ Cuál es la eficiencia de corriente en porcentaje para un proceso refinación de aluminio; se usan anodos de aluminio impuros y catodos aluminio Q.P. El electrolito es una solución de AlCl3, la densidad corriente tiene un valor de 300 kw-hr/Kg de aluminio. La fuente es de voltios

de de de 30

SOLUCION.

AlCl3

Al+++ +

3Cl-

de aquí obtenemos la ecuación electroquímica.. Al+++ + 3e-

Al0

produciendose una REDUCCION.

Programa Actualizado de QUIMICA II. 117

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

De la potencia

P = VI

obtenemos la corriente:

(300)( 1000 amp-voltios) I = ------------------------30 voltios.

=

300 000 -------- = 30

10 000 amperios.

La carga eléctrica es Q= It

Q = (10 000 coul/ seg)( 60 min x 60 seg/1 min ) Q = 36 000 000 coul.

Aplicando la fórmula

M = It Ee n

1000 gr 1000 gr n =----------------------------------------- = -------------- = 0.2980 (360 000 000 coul)(26.98 gr/3e-/ 96494 coul) 3 355.234 gr

n = 29.80% de eficiencia.

RESULTADO: La eficiencia del sistema es de 29.80% y la corriente eficaz es de 2980 amperios.

Programa Actualizado de QUIMICA II. 118

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

Problema No.93 En una celda electrolitica con solución de CuSO4 y H2SO4 se le hace pasar de 7 amperios en una hora, existe una fuente que proporciona 16 voltios. La densidad del cobre es de 8.92 gramos/cm3 y la eficiencia de la corriente es de 92%.Usando como catodo un electrodo de niquel. Obten: a).- Las reacciones. b).- El voltaje de electrodo. c).- La energía consumida en joules. SOLUCION.

CuSO4 H2SO4

Cu++ + SO4-2H+

+

SO4--

de aquí la reacción electroquímica de REDUCCION. Cu++ + 2eNi0 - 2e-

Cu0 Ni++

REDUCCION OXIDACION

Programa Actualizado de QUIMICA II. 119

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO Las energías de electrodo son: E0 = Eoxi + Ered E0 = 0.25 voltios - (- 0.34 voltios). E0 = 0.59 voltios. Reacción espontánea. La cantidad de energía en carga eléctrica es

Q =It

Q = ( 7 coul/seg)( 60 min x 60 seg/ 1 min) Q = 25 200 coul.

La energía

AG0 = - nFE AG0 = -(2)( 96494 coul) (

0.59 v)

AG0 = -113862.92 joule. La AG0 es negativa , lo que quiere decir que necesitamos realizar un trabajo sobre el sistema.

Problema No.94 En una celda electrolítica con solución de PbSO4 y H2SO4, se le hace pasar 5 amperios en 1.10 horas , teniendo un voltaje de 10 y una densidad del plomo de 11.34 gr/cm3 donde la eficiencia del sistema es de 80%. Encuentra: a).- Las reacciones. b).- El voltaje de electrodo. c).- La energía consumida en joules SOLUCION.

PbSO4 H2SO4

Pb++ + SO4-2H+

+ SO4--

de aquí la reacción electroquímica de REDUCCION. Pb++ + 2e-

Pb0

Las energías de electrodo son: E0 = Eoxi + Ered

Programa Actualizado de QUIMICA II. 120

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO E0 = 0.25 voltios - 0.13 voltios. E0 = 0.12 voltios. Reacción espontánea.

La energía

AG0 = - nFE AG0 = -(2)( 96494 coul) ( 0.12 v) AG0 = - 23158.56 joule.

La AG0 es positiva , lo que quiere decir que realizamos un trabajo sobre el sistema.

Problema No.95 En una celda electrolitica con solución de SnCl2 y HCl se le hace pasar 5 amperios en 80 minutos , existe un afuente de 5 voltios. La densidad del estaño es de 7.29 gr/cm3 .La eficiencia del sistema es de 95%. Encuentra: a).b).c).d).-

Las reacciones. Las energías de electrodo. La cantidad en gramos de estaño depositados. La energía consumida en joules.

SOLUCION.

SnCl2

Sn++ + 2Cl

HCl

H+

+

Cl-

de aquí la reacción electroquímica de REDUCCION. Sn++ + 2e-

Sn0

Las energías de electrodo son: E0 = Eoxi + Ered E0 = 0.14 voltios - 0.76 voltios. E0 = - 0.62 voltios. Reacción

no espontánea.

Programa Actualizado de QUIMICA II. 121

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

La cantidad de energía en carga eléctrica es

Q =It

Q = ( 5 coul/seg)( 80 min x 60 seg/ 1 min) Q = 24 000 coul.

En la ecuación

M = ItEen M = ( 24 000 coul) ( 118.69 gr/s/ 96494 coul) (0.95) M = 14.022 gramos de estaño.

La energía

AG0 = - nFE AG0 = -(2)( 96494 coul) ( - 0.62 v) AG0 = 119652.56 joule.

La AG0 es positiva , lo que quiere decir que realizamos un trabajo sobre el sistema. Problema No.96 En una celda electrolitica con solución de AgCl y HCl se le hace pasar 8 amperios en 90 minutos, con una fuente de 6 voltios. La densidad de la plata es de 10.5 gramos/cm3 y la eficiencia de la corriente es de 92%. Obten: a).b).c).d).-

Las reacciones. El voltaje de electrodo. La cantidad de masa depositada. La energía consumida en joules.

SOLUCION.

AgCl

Ag+ + Cl-

de aquí la reacción electroquímica de REDUCCION. Ag+ + 1e-

Ag0

Las energías de electrodo son: E0 = Eoxi + Ered E0 = 2.92 voltios - (-0.80 voltios ). E0 = 3.72 voltios.

Programa Actualizado de QUIMICA II. 122

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

En la ecuación

M = ItEen

M = (8 amp ) (90 min x 60 seg/ 1 min ) ( 107.8 gr/1 e/ 96494 coul) (0.92) M = 44.40 gramos de plata.

La energía

AG0 = - nFE AG0 = -(2)( 96494 coul) ( 3.72 v) AG0 = - 7179153 joules.

El sistema realiza

un trabajo por ser AG0 negativo.

Problema No. 97 De la siguiente pila Zn0;Zn++//Cu++;Cu0 donde las concentraciones son ZnSO4 al 3 molar y CuSO4 al 2 molar. Obtener: a).- Las reacciones. b).- La energía de electrodo. c).- La energía de solución. d).- La energía total de pila. e).- La energía proporcionada en joules.

SOLUCION. Zn0 - 2e Zn++ REDUCCION ++ Cu + 2e Cu0 OXIDACION ---------------------------Zn0 + Cu++ Zn++ + Cu0

La solución

ZnSO4

Zn++

+ SO4--

CuSO4

Cu++

+ SO4--

La energía de electrodos es

E0 = E0oxi -E0red E0 = 0.76 v - ( -0.34 v E0 = 1.1 voltios.

Reacción espontánea.

Programa Actualizado de QUIMICA II. 123

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

La energía de espontánea.

electrodos

es

positiva

y

la

reacción

es

por

lo

cual

La energía de la solución: Esol = - 0.0591/2 (log 3/2) = - 0.02955 ( log 1.5 ) = - 5.203496 x 10-3 voltios.

La energía total de pila es

E

total

E

total

= 1.1 voltios -

E

total

= E0 - E

sol

0.0591 3 M ------ log ----2 2 M

= 1.1 voltios - (- 5.203496 x 10-3 voltios) = 1.10520 voltios.

Para AG0= -nFE AG0 = - (2)( 96494 coul ) (1.1) = realiza un trabajo.

- 212 286.8 joules, el sistema

Programa Actualizado de QUIMICA II. 124

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

Problema No.98 De la siguiente pila Sn0;Sn++//Pb++;Pb0 que tiene concentraciones de SnSO4 de 2 molar y PbSO4 de 1 molar. Calcular: a).b).c).d).e).-

Las reacciones. La energía de electrodo. La energía de solución. La energía total de pila. La energía que proporciona la pila en joules.

SOLUCION.

Sn0 - 2e Sn++ REDUCCION ++ Pb + 2e Pb0 OXIDACION ---------------------------Sn0 + Pb++ Sn++ + Pb0

La solución

SnSO4

Sn++

+ SO4--

PbSO4

Pb++

+ SO4--

La energía de electrodos es

E0 = E0oxi -E0red E0 = 0.14 v - 0.13 v E0 = 0.01 voltios.

Reacción espontánea.

Programa Actualizado de QUIMICA II. 125

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO La energía de espontánea.

electrodos

es

positiva

y

la

reacción

es

por

lo

cual

La energía de la solución: Esol = - 0.0591/2 (log 2/1) = - 0.02955 ( log 2 ) = - 8.8954 x 10-3 voltios.

La energía total de pila es

E

total

E

total

= 0.01 voltios -

E

total

= E0 - E

sol

0.0591 2 M ------ log ----2 1 M

= 0.01 voltios - (- 8.89054 x 10-3 voltios) = 0.018895 voltios.

Para AG0= -nFE AG0 = - (2)( 96494 coul ) (0.01) = realiza un trabajo.

- 1929.88 joules, el sistema

Programa Actualizado de QUIMICA II. 126

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

Problema No.99 De la siguiente pila Cd0;Cd++//Pb++;Pb0 donde las concentraciones son CdSO4 de 2 molar y PbSO4 de 0.5 molar. Encuentra: a).b).c).d).-

Las reacciones. La energía de electrodo. La energía de solución. La energía proporcionada por la pila en joules.

SOLUCION.

Cd0 - 2e Cd++ REDUCCION ++ Pb + 2e Pb0 OXIDACION ---------------------------Cd0 + Pb++ Cd++ + Pb0

La solución

CdSO4

Cd++

+ SO4--

PbSO4

Pb++

+ SO4--

La energía de electrodos es

E0 = E0oxi -E0red E0 = 0.40 v - 0.13 v E0 = 0.27 voltios.

Reacción espontánea.

La energía de espontánea.

electrodos

es

positiva

y

la

reacción

es

por

lo

cual

Programa Actualizado de QUIMICA II. 127

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO La energía de la solución: Esol = - 0.0591/2 (log 2/0.5) = - 0.02955 ( log 4 ) = -0.01779 voltios. Para AG0= -nF AG0 = - (2)( 96494 coul ) (0.27) = - 52106.76 joules, el sistema realiza un trabajo. Problema No.100 de la siguiente pila Cd0;Cd++//Sn++;Sn0 con una concentración de 2 molar para el CdSO4 y de 1 molar para SnSO4 . Calcular: a).- La energía de electrodo. b).- La energía de solución. c).- La energía en joules que proporciona la pila. SOLUCION.

La energía de electrodos es

E0 = E0oxi -E0red E0 = 0.40 v - 0.14 v E0 = 0.26 voltios.

Reacción espontánea.

La energía de espontánea.

electrodos

es

positiva

y

la

reacción

es

por

lo

cual

La energía de la solución: Esol = - 0.0591/2 (log 2/1) = - 0.02955 ( log 2 ) = - 8.8954 x 10-3 voltios

Para AG0= -nFE

Programa Actualizado de QUIMICA II. 128

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO AG0 = - (2)( 96494 coul ) (0.26) = realiza un trabajo.

- 50176.88 joules, el sistema

Problema No.101 De la siguiente celda Pb0;Pb++//Cd++;Cd0 con concentraciones de PbSO4 de 1 molar CdSO4 de 1 molar. Encuentra: a).b).c).d).e).-

Las reacciones. La energía de electrodo. La energía de solución. La energía de pila. La energía que proporciona la pila en joules.

SOLUCION.

Pb0 - 2e Pb++ REDUCCION ++ Cd + 2e Cd0 OXIDACION ---------------------------Pb0 + Cd++ Pb++ + Cd0

La solución

CdSO4

Cd++

+ SO4--

PbSO4

Pb++

+ SO4--

La energía de electrodos es

E0 = E0oxi -E0red E0 = 0.13 v - 0.40 v E0 = - 0.27 voltios.

Reacción

no espontánea.

La energía de electrodos es negativa y la reacción es por lo cual no espontánea.

La energía de la solución: Esol = - 0.0591/2 (log 1/1)

Programa Actualizado de QUIMICA II. 129

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO = - 0.02955 ( log 1 ) = - 0.0 voltios.

La energía total de pila es

E

total

E

total

= -0.27 voltios -

E

total

= E0 - E

sol

0.0591 1 M ------ log ----2 1 M

= -0.27 voltios - 0.0 voltios. = -0.27 voltios.

Para AG0= -nFE AG0 = - (2)( 96494 coul ) (-0.27) = trabajo sobre el sistema.

52106.76 joules, se realiza un

Programa Actualizado de QUIMICA II. 130

PROBLEMAS DE ELECTROQUIMICA. Academia de Química. Profesor: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

Programa Actualizado de QUIMICA II. 131