QuímicaFácilProblema · 2 pts

Electrólisis y leyes de Faraday

Andalucía · 2026 · Reserva 3 · Opción B

Enunciado

(2 puntos: 1 punto cada apartado)

a) ¿Cuánta carga eléctrica se consume al depositar

25\ \text{g}

de Cu en la electrólisis del

\text{CuSO}_4

?

b) ¿Cuántas horas se debe pasar una corriente de

1{,}5\ \text{A}

para obtener

10\ \text{g}

de Cu?

Datos:

F = 96500\ \text{C}\,\text{mol}^{-1}

; Masa atómica relativa:

\text{Cu} = 63{,}5

Comprobar el resultadocompara con lo que te ha salido

Resultado

\boxed{\;\textbf{a) } Q = 7{,}60\cdot 10^{4}\ \text{C} \qquad \textbf{b) } t = 2{,}03\cdot 10^{4}\ \text{s} = 5{,}63\ \text{h}\;}

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

En la electrólisis del sulfato de cobre(II), el cobre se deposita en el cátodo al reducirse los iones

\text{Cu}^{2+}

. La semirreacción dice cuántos electrones hacen falta por cada átomo de cobre: dos.

El camino es siempre el mismo (leyes de Faraday):

m(\text{Cu}) \;\rightarrow\; n(\text{Cu}) \;\xrightarrow{\times 2}\; n(e^-) \;\xrightarrow{\times F}\; Q \;\xrightarrow{\;\div I\;}\; t

En a) te quedas en la carga

Q

; en b) sigues hasta el tiempo y lo pasas a horas.

Desarrollo

Semirreacción en el cátodo.

El

\text{CuSO}_4

en disolución aporta iones

\text{Cu}^{2+}

, que se reducen a cobre metálico:

\text{Cu}^{2+}(ac) + 2e^- \longrightarrow \text{Cu}(s)

Por cada mol de cobre depositado circulan 2 moles de electrones, es decir,

2F = 2\cdot 96500\ \text{C}

.

a) Carga para depositar 25 g de Cu.

n(\text{Cu}) = \frac{25\ \text{g}}{63{,}5\ \text{g}\,\text{mol}^{-1}} = 0{,}394\ \text{mol}

n(e^-) = 2\cdot 0{,}394 = 0{,}787\ \text{mol de electrones}

Q = n(e^-)\cdot F = 0{,}787\cdot 96500 = 7{,}60\cdot 10^{4}\ \text{C}

O, en una sola expresión de la ley de Faraday:

Q = \frac{m\,n\,F}{M} = \frac{25\cdot 2\cdot 96500}{63{,}5} = 75\,984\ \text{C} \approx 7{,}60\cdot 10^{4}\ \text{C}

b) Tiempo para obtener 10 g de Cu con 1,5 A.

Carga necesaria:

Q = \frac{m\,n\,F}{M} = \frac{10\cdot 2\cdot 96500}{63{,}5} = 3{,}04\cdot 10^{4}\ \text{C}

Tiempo, sabiendo que

Q = I\,t

t = \frac{Q}{I} = \frac{3{,}04\cdot 10^{4}\ \text{C}}{1{,}5\ \text{A}} = 2{,}03\cdot 10^{4}\ \text{s}

En horas:

t = \frac{20\,262\ \text{s}}{3600\ \text{s}\,\text{h}^{-1}} = 5{,}63\ \text{h}

(unas 5 horas y 38 minutos).

Simulación interactivaVisualiza este problema en una simulación (se abre en una nueva pestaña)

Consejo

El dato que decide todo el problema es el 2 de la semirreacción: el cobre del $\text{CuSO}_4$ está como $\text{Cu}^{2+}$ y necesita dos electrones por átomo. Si usas $n = 1$ , la carga y el tiempo salen la mitad.

Escribe la semirreacción del cátodo aunque no te la pidan: justifica el número de electrones y la corrección valora el planteamiento.

En b) te piden horas: el tiempo de $Q = I\,t$ sale en segundos (con $Q$ en culombios e $I$ en amperios). Dar $20\,262$ sin convertir, o sin unidades, se penaliza.