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Electrólisis y leyes de Faraday

Cataluña · 2018 · Junio

Enunciado

El cobalto es un metal indispensable para mejorar el rendimiento de los automóviles eléctricos, y también se utiliza para que las baterías de los teléfonos móviles duren más tiempo. Mediante la electrólisis de una disolución de yoduro de cobalto(II) (

\text{CoI}_2

) puede obtenerse cobalto metálico y yodo (

\text{I}_2

).

a) (1 punto) Haga un dibujo esquemático de este proceso electrolítico, e indique el nombre y la polaridad de los electrodos. Escriba la semirreacción que tiene lugar en el electrodo de polaridad positiva.

b) (1 punto) Calcule la masa de cobalto que se obtendrá en uno de los electrodos cuando se haga pasar una corriente de

1{,}8\ \text{A}

a través de una disolución de yoduro de cobalto(II) durante 90 minutos.

Datos: Masa atómica relativa:

\text{Co} = 59{,}0

. Constante de Faraday:

F = 9{,}65\times 10^{4}\ \text{C mol}^{-1}

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Resultado

Ánodo: polaridad positiva (+); cátodo: polaridad negativa (−). En el ánodo: $2\ \text{I}^- \rightarrow \text{I}_2 + 2\ \text{e}^-$ .

\boxed{\;m(\text{Co}) = 2{,}97\ \text{g}\;}

Ver la solución oficialla corrección de la PAU, con los puntos de cada paso

Solución oficial

Corrección oficial de la PAU de Cataluña (Generalitat de Catalunya), traducida del catalán. Las puntuaciones de cada paso son las de la pauta de corrección.

a)

0,4 p. Dibujo esquemático del proceso de electrólisis

0,2 p. Nombre y polaridad de los electrodos

Cuba electrolítica con CoI₂ y dos electrodos conectados a una pila externa: el electrodo de la izquierda, unido al polo positivo, es el ánodo, y el de la derecha, unido al polo negativo, es el cátodo

(Texto de la figura: «ÁNODO. Polaridad positiva (+)»; «CÁTODO. Polaridad negativa (−)».)

En el dibujo esquemático se debe visualizar una celda con yoduro de cobalto(II), dos electrodos y una pila externa conectada a los dos electrodos.
No es necesario indicar en qué electrodo se forma el Co(s) y en cuál el yodo.
El yoduro de cobalto(II) se puede escribir en forma de sal ( $\text{CoI}_2$ ) o en forma disociada en iones ( $\text{Co}^{2+}$ e $\text{I}^-$ ).

0,4 p. Semirreacción en el electrodo de polaridad positiva

2\ \text{I}^- \rightarrow \text{I}_2 + 2\ \text{e}^-

Si la semirreacción no está bien igualada se penaliza 0,3 p.
Si indican la reacción que tiene lugar en el otro electrodo ( $\text{Co}^{2+}$ a Co) no se puntuará ninguna décima (0 p de 0,4 p).

b)

Datos del proceso electrolítico:

Tiempo $= 90$ minutos
Intensidad de corriente $= 1{,}8\ \text{A} = 1{,}8\ \text{C/s}$

Reacción para depositar el cobalto:

\text{Co}^{2+} + 2\ \text{e}^- \rightarrow \text{Co(s)}

1,0 p. Procedimiento 1 (factores de conversión)

90\ \text{min} \times \frac{60\ \text{s}}{1\ \text{min}} \times \frac{1{,}8\ \text{C}}{1\ \text{s}} \times \frac{1\ \text{mol e}^-}{9{,}65\times 10^{4}\ \text{C}} \times \frac{1\ \text{mol Co}}{2\ \text{mol e}^-} \times \frac{59{,}0\ \text{g Co}}{1\ \text{mol Co}} = 2{,}9713\ \text{g de Co}

Masa de cobalto

= 2{,}97\ \text{g}

Si no indican las unidades (o son erróneas) se penalizará 0,2 p.
Si no utilizan la relación estequiométrica 1 a 2 entre moles de Co y moles de electrones, se penaliza 0,5 p.

Procedimiento 2

0,3 p. carga eléctrica