QuímicaFácil2 pts

Electrólisis y leyes de Faraday

Extremadura · 2020 · Septiembre

Enunciado

En una cuba electrolítica se tiene una disolución de

\text{CuCl}_2

.

a) (1 punto) Calcular qué cantidad de carga (en Culombios) se necesita para obtener mediante electrólisis 1,27 g de Cu.

b) (1 punto) Si se hace pasar una intensidad de 3 A por la cuba electrolítica se depositan 0,89 g de Cu. Determinar el tiempo (en minutos) que ha estado pasando la corriente.

Datos: 1 F (Faraday) = 96500 C; Masa atómica (u):

\text{Cu} = 63{,}5

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Resultado

\boxed{\;\text{a) } Q = 3860\ \text{C}\;}\qquad \boxed{\;\text{b) } t = 902\ \text{s} \approx 15{,}0\ \text{min}\;}

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

En el cátodo se reduce el

\text{Cu}^{2+}

, y cada átomo de cobre necesita 2 electrones. Con la masa de cobre se calculan sus moles, con la semirreacción los moles de electrones, y cada mol de electrones transporta 1 F = 96500 C (ley de Faraday). En b) se hace lo mismo y, con

Q = I\,t

, se despeja el tiempo.

Desarrollo

En la cuba, el

\text{CuCl}_2

está disociado en

\text{Cu}^{2+}

\text{Cl}^-

. Al pasar la corriente:

\text{Cátodo (reducción):}\quad \text{Cu}^{2+}(aq) + 2\,e^- \longrightarrow \text{Cu}(s)

\text{Ánodo (oxidación):}\quad 2\,\text{Cl}^-(aq) \longrightarrow \text{Cl}_2(g) + 2\,e^-

Por cada mol de Cu depositado circulan 2 mol de electrones, es decir,

2 \cdot 96500\ \text{C}

.

a) Carga para obtener 1,27 g de Cu.

n(\text{Cu}) = \frac{1{,}27\ \text{g}}{63{,}5\ \text{g}\cdot\text{mol}^{-1}} = 0{,}0200\ \text{mol}

n(e^-) = 2 \cdot 0{,}0200 = 0{,}0400\ \text{mol}

Q = n(e^-)\cdot F = 0{,}0400\ \text{mol} \cdot 96500\ \text{C}\cdot\text{mol}^{-1} = 3860\ \text{C}

b) Tiempo para depositar 0,89 g de Cu con 3 A.

n(\text{Cu}) = \frac{0{,}89}{63{,}5} = 1{,}40\cdot 10^{-2}\ \text{mol} \qquad n(e^-) = 2{,}80\cdot 10^{-2}\ \text{mol}

Q = 2{,}80\cdot 10^{-2} \cdot 96500 = 2705\ \text{C}

t = \frac{Q}{I} = \frac{2705\ \text{C}}{3\ \text{A}} = 902\ \text{s} = \frac{902}{60}\ \text{min} = 15{,}0\ \text{min}

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Consejo

Escribe siempre la semirreacción del cátodo antes de calcular: el 2 de $\text{Cu}^{2+} + 2\,e^- \to \text{Cu}$ es el que convierte moles de cobre en moles de electrones. Olvidarlo deja la carga y el tiempo en la mitad.

En b) el enunciado pide minutos: $Q = I\,t$ da el tiempo en segundos, así que divide entre 60.