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INSTITUTO DE EDUCACIÓN SUPERIOR DEL PERUTEMA:Trabajo 06CURSO:ElectroquímicaREALIZADO POR:Antezana vizcardo, ByronHuaccoto Ramos, MadelyValdivia Torres, Luis EnriqueQuispe Centeno, Frehidy SergioUmaña Condorcahuana, Plácido YamilDOCENTE:Almendariz Zenteno, RobertNIVEL:Tercer SemestrePERIODO:2021Traba...

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INSTITUTO DE EDUCACIÓN SUPERIOR DEL PERU

TEMA: Trabajo 06 CURSO: Electroquímica REALIZADO POR: Antezana vizcardo, Byron Huaccoto Ramos, Madely Valdivia Torres, Luis Enrique Quispe Centeno, Frehidy Sergio Umaña Condorcahuana, Plácido Yamil DOCENTE: Almendariz Zenteno, Robert NIVEL: Tercer Semestre PERIODO: 2021

Trabajo 6 Electrolisis 1.

Se realiza la electrolisis de una solución de tricloruro de hierro, haciendo pasar una corriente de 10 A durante un tiempo de 3 horas. Calcular la cantidad de hierro depositado en el cátodo. Masa atómica del hierro 55.86g. 𝐸𝑙 𝑡𝑟𝑖𝑐𝑙𝑜𝑟𝑢𝑟𝑜 𝑑𝑒 ℎ𝑖𝑒𝑟𝑟𝑜 𝑒𝑛 𝑑𝑖𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑟á 𝑑𝑖𝑠𝑜𝑐𝑖𝑎𝑑𝑜 𝐹𝑒𝐶𝑙 3 → 3𝐶𝑙 + 𝐹𝑒 +3𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒 ℎ𝑖𝑒𝑟𝑟𝑜 𝐿𝑎 𝑟𝑒𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑞𝑢𝑒 𝑡𝑒𝑛𝑑𝑟á 𝑙𝑢𝑔𝑎𝑟 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑐á𝑡𝑜𝑑𝑜 𝑠𝑒𝑟á: 𝐹𝑒 +3 + 3𝑒 → 𝐹𝑒 55.8 𝑀 ∗ 𝐼 ∗ 𝑡 ( 3 ) ∗ 10 ∗ 3 ∗ 3600 = 𝑀(𝑔) = 96500 96500 𝑀(𝑔) = 20.82

2.

Una corriente de 4A circula durante una hora y 10 minutos sobre dos celdas electrolíticas, que contienen respectivamente, sulfato de cobre (II) y Cloruro de aluminio: a) Escriba las reacciones que se producen en ambas celdas electrolíticas en el cátodo 𝐶𝑢+2 + 2𝑒 → 𝐶𝑢

;

𝐴𝑙+3 + 3𝑒 → 𝐴𝑙

b) Calcule la cantidad de hierro y aluminio que se depositan 𝑀(𝐶𝑢) = 𝑀(𝐴𝑙) =

3.

63.5 ∗ 4 ∗ 4200 = 5.53 2 ∗ 95600

27.0 ∗ 4 ∗ 4200 = 1.57 3 ∗ 95600

A través de una cuba electrolítica que contiene una disolución de nitrato de cobalto (II) pasa una corriente eléctrica durante 30 minutos, depositándose en el cátodo 5 g de cobalto. a) Calcule la intensidad de la corriente que ha circulado. 𝑄(𝑐) =

1𝑚𝑜𝑙 1𝑚𝑜𝑙 59𝑔 ∗ ∗ = 5𝑔 95600 2𝑚𝑜𝑙 1𝑚𝑜𝑙

𝑄 = 5 ∗ 95600 ∗ 2 = 16355.93 𝑄 =𝐼∗𝑡 𝐼=

𝑄 163355.93 = = 9.01 𝑡 30 ∗ 60

b) ¿Cuál es el número de átomos de cobalto depositados? Co = 59; F = 96500 C. 5𝑔 ∗

1𝑚𝑜𝑙𝑎𝑡𝑜𝑚𝑜 6.023𝑥1023𝑎𝑡𝑜𝑚𝑜 = 5.1𝑥1022 ∗ 1𝑚𝑜𝑙𝑎𝑡𝑜𝑚𝑜 59𝑔

4.

Se desea conocer la cantidad de electricidad que atraviesa dos cubas electrolíticas conectadas en serie, que contienen disoluciones acuosas de nitrato de plata, la primera, y de sulfato de hierro (II), la segunda. Para ello se sabe que en el cátodo de la primera se han depositado 0,810 g de plata. a) Calcule la cantidad de electricidad que ha atravesado las cubas. 𝐴𝑔+ + 1𝑒 → 𝐴𝑔 𝑄(𝑐) =

1𝑚𝑜𝑙(𝑒) 1𝑚𝑜𝑙𝐴𝑔 108𝑔𝐴𝑔 ∗ ∗ = 0.810𝑔𝐴𝑔 95600 1𝑚𝑜𝑙(𝑒) 1𝑚𝑜𝑙𝐴𝑔 𝑄(𝑐) =

0.810 ∗ 96500 = 723.75𝐶 108

b) Calcule la cantidad de hierro depositada en el cátodo de la segunda cuba. c) Indique alguna aplicación del electrólisis. Datos: F = 96500 C. Masas atómicas: Fe = 56; Ag = 108 𝐹𝑒 +2 + 2𝑒 → 𝐹𝑒 723.75𝐶 ∗

5.

1𝑚𝑜𝑙(𝑒) 1𝑚𝑜𝑙𝐹𝑒 56𝑔𝐹𝑒 ∗ ∗ = 0.21𝑔𝐹𝑒 95600 2𝑚𝑜𝑙(𝑒) 1𝑚𝑜𝐹𝑒

A una disolución acuosa de una sal de osmio se electroliza durante dos horas con una corriente de intensidad 1,5 A. Calcule la carga del ion osmio en la disolución, sabiendo que en el cátodo se han depositado 3,548 g de osmio metálico durante la electrólisis. Datos: Masa atómica: Os = 190,2 F = 96500 C. Sol: la carga es 6. 𝑄 =𝐼∗𝑡 1.5𝐴(2 ∗ 3600) = 10800𝐶 10800𝐶 ∗

1𝑚𝑜𝑙𝑂𝑠 190.2𝑔𝑂𝑠 1𝑚𝑜𝑙(𝑒) ∗ ∗ = 3.54𝑔𝑂𝑠 95600 (𝑛)𝑚𝑜𝑙(𝑒) 1𝑚𝑜𝑙𝑂𝑠

𝐷𝑒𝑠𝑝𝑒𝑗𝑎𝑛𝑑𝑜(𝑛) =

6.

10800 ∗ 190.2 =6 95600 ∗ 3.54

A) ¿Qué cantidad de electricidad es necesaria para que se deposite en el cátodo todo el oro contenido en un litro de disolución 0,1 M de cloruro de oro (III)? 197 ∗𝐼 ∗𝑡 𝐸𝑞 − 𝑔 ∗ 𝐼 ∗ 𝑡 95600 ∗ 01.197 = 28950𝐶 = 01.197 = 3 𝑚= =𝐼∗𝑡 197 95600 96500 3 B) ¿Qué volumen de cloro, medido a la presión de 740 mm de mercurio y 25º C, se desprenderá en el ánodo? Datos: F = 96500 C; Masas atómicas: Cl = 35,5; Au = 197

28950𝐶 ∗

1𝑚𝑜𝑙 1𝑚𝑜𝑙𝐶𝑙2 = 0.15𝑚𝑜𝑙𝐶𝑙2 ∗ 96500𝐶 2𝑚𝑜𝑙𝑒 −

𝑉= 7.

𝑛∗𝑅∗𝑇 𝑃

=

0.15 ∗ 0.082 ∗ 298 740 = 3.76𝐿𝐶𝑙2

760 A través de un litro de disolución 0,1 M de nitrato de plata se hace pasar una corriente de 0,15 A durante 6 horas. a) Determine la masa de plata depositada en el cátodo. 𝑅𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛: 𝐴𝑔+ + 1𝑒 → 𝐴𝑔 𝑄 =𝐼∗𝑡 0.15 ∗ 6 ∗ 3600 = 3240𝐶 3240𝐶 ∗

1𝑚𝑜𝑙(𝑒) 1𝑚𝑜𝑙𝐴𝑔 108𝑔𝑍𝑛 = 3.63𝑔𝐴𝑔 ∗ ∗ 95600 𝑚𝑜𝑙(𝑒) 1𝑚𝑜𝑙𝐴𝑔

b) Calcule la molaridad del ion plata una vez finalizada la electrólisis, suponiendo que se mantiene el volumen inicial de la disolución. Datos: F = 96500 C. Masas atómicas: N = 14; O = 16; Ag = 108. 1𝐿 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 ∗ 0.1𝑚𝑜𝑙𝐴𝑔 1𝐿 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛

= 0.1𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝐴𝑔+

3.63𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠𝐴𝑔 ∗ 1𝑚𝑜𝑙𝐴𝑔 = 0.0336𝑚𝑜𝑙𝐴𝑔 108𝑔𝐴𝑔 𝐴𝑔 𝑞𝑢𝑒 𝑞𝑢𝑒𝑑𝑎𝑛 𝑒𝑛 𝑑𝑖𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛: 01 – 0.0336 = 0.0664𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝐴𝑔+ =

8.

0.0664𝑚𝑜𝑙 = 0.0664𝑀 1𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑑𝑒𝑑𝑖𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛

Una muestra de un metal se disuelve en ácido clorhídrico y se realiza la electrólisis de la disolución. Cuando han pasado por la célula electrolítica 3215 C, se encuentra que en el cátodo se han depositado 1,74 g de metal. Calcule: a) La carga del ion metálico. 𝑅𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛: 𝑀 + 𝑛𝑒 → 𝑀 3215𝐶 ∗

157.2𝑔𝑀 1𝑚𝑜𝑙(𝑒) 1𝑚𝑜𝑙𝑀 = 1.74𝑔𝑀 ∗ ∗ 95600 (𝑛)𝑚𝑜𝑙(𝑒) 1𝑚𝑜𝑙𝑀

b) El volumen de cloro desprendido medido en condiciones normales. Datos: F = 96500 C; Masa atómica del metal = 157,2. Sol: a) 3; b) 0,36 L 𝑅𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛: 2𝐶𝑙 + 2𝑒 → 𝐶𝑙2 3215𝐶 ∗

1𝑚𝑜𝑙(𝑒) 1𝑚𝑜𝑙𝐶𝑙2 = 0.01671𝑚𝑜𝑙𝐶𝑙2 ∗ 95600𝐶 2𝑚𝑜𝑙(𝑒)

0.01671𝑚𝑜𝑙𝐶𝑙2 ∗ 22.4𝐿 = 0.37𝐿 1𝑚𝑜𝑙𝐶𝑙2 9.

Por una cuba electrolítica que contiene cloruro de cobre (II) fundido, circula una corriente eléctrica de 3 A durante 45 minutos. Calcule: a) La masa de cobre que se deposita

63.5 ∗ 3.2700 𝐸𝑞 − 𝑔 ∗ 𝐼 ∗ 𝑡 𝑚= = 2 = 2.66𝑔 96500 96500

b) El volumen de cloro que se desprende, medido en condiciones normales. Datos: F = 96500 C; Masa atómica: Cu = 63,5. Sol: a) 2,66 g; b) 0,94 L. 71 ∗ 3.2700 𝐸𝑞 − 𝑔 ∗ 𝐼 ∗ 𝑡 𝑚= = 2 = 2.98𝑔 96500 96500 71𝑔𝐶𝑙2 → 22.4𝐿 )𝑥 = 0.94𝐿 2.98𝑔 → 𝑥 10. Si una célula electrolítica industrial de aluminio opera con una intensidad de corriente de 40.000 A. ¿Cuánto tiempo será necesario para producir 1 kg de aluminio? Datos: Faraday = 96500 C. Masa atómica: Al = 27 𝑚=

𝐸𝑞 − 𝑔 ∗ 𝐼 ∗ 𝑡 96500 ∗ 𝑚 96500 ∗ 100 = 1072.2𝐶 =𝐼∗𝑡 = = 27 96500 𝐸𝑞 − 𝑔 3

𝑚=

𝐸𝑞 − 𝑔 ∗ 𝐼 ∗ 𝑡 96500 ∗ 𝑚 96500 ∗ 1000 = 268𝑠𝑒𝑔 =𝑡= = 27 96500 𝐸𝑞 − 𝑔 ∗ 𝐼 ∗ 40.000 3

11. Se electroliza una disolución acuosa de NiCl2 pasando una corriente de 0,1 A durante 20 horas. Calcule: a) La masa de níquel depositada en el cátodo. 58.7 𝑥𝑔𝑁𝑖 2𝑔𝑁𝑖 = = 2.19𝑔𝑁𝑖 96500 0.1 ∗ 20.3600𝐶 b) El volumen de cloro, medido en condiciones normales, que se desprende en el ánodo. Datos: F= 96500 C. Masas atómicas: Cl = 35,5; Ni = 58’7. 35.5𝑔𝐶𝑙 𝑦𝑔𝐶𝑙 = 𝑦 = 2.65𝐶𝑙 → 0.037𝑚𝑜𝑙𝐶𝑙2 = 0.1 ∗ 20.3600𝑐 96500 1 ∗ 𝑉 = 0.037 ∗ 0.082 ∗ 273 = 0.835𝐶𝑙2

13. Para cada una de las siguientes electrolisis, calcule:

a) La masa de cinc metálico depositada en el cátodo al pasar por una disolución acuosa de Zn2+ una corriente de 1,87 amperios durante 42,5 minutos. 𝑄 =𝐼 ∗𝑡 1.87𝐴(42.5 ∗ 60)𝑠𝑒𝑔 = 4768.5𝐶 4768.5𝐶 ∗

1𝑚𝑜𝑙 1𝑚𝑜𝑙𝑍𝑛 65.4𝑔𝑍𝑛 ∗ ∗ = 1.62𝑔𝑍𝑛 95600 2𝑚𝑜𝑙 1𝑚𝑜𝑙𝑍𝑛

b) El tiempo necesario para que se depositen 0,58 g de plata tras pasar por una disolución acuosa de AgNO3 una corriente de 1,84 amperios. Datos: F = 96500 C. Masas atómicas: Zn = 65,4; Ag = 108. 𝑄(𝑐) ∗

1𝑚𝑜𝑙 1𝑚𝑜𝑙𝐴𝑔 108𝑔𝐴𝑔 ∗ ∗ = 0.58𝑔𝐴𝑔 95600 96500 1𝑚𝑜𝑙𝐴𝑔 𝑄=

0.58 ∗ 95600 108

= 518.24𝐶

𝑄 =𝐼 ∗𝑡

𝑡=

𝑄 518.24𝐶 = = 218.65𝑠𝑒𝑔 𝐼 1.84𝐴

14. Dos cubas electrolíticas, conectadas en serie, contienen una disolución acuosa de AgNO3, la primera, y una disolución acuosa de H2SO4, la segunda. Al pasar cierta cantidad de electricidad por las dos cubas se han obtenido, en la primera, 0,090 g de plata. Calcule: a) La carga eléctrica que pasa por las cubas. 0.09 =

108 ∗ 𝑞 96500

= 80.42𝑐𝑢𝑙𝑜𝑚𝑏𝑖𝑜𝑠

b) El volumen de H2, medido en condiciones normales, que se obtiene en la segunda cuba. Datos: F = 96500 C. Masa atómica: Ag = 108; H = 1. 𝑚=

1 ∗ 80.42 = 8.33𝑥10−4𝑔𝐻2 96500

2𝑔𝐻2 → 22.4𝐿 )𝑥 = 9.33𝑥10−3𝐿 8.33𝑥10−4 → 𝑥

15. Al realizar la electrolisis de ZnCl2 fundido, haciendo pasar durante cierto tiempo una corriente de 3 A a través de una celda electrolítica, se depositan 24’5 g de cinc metálico en el cátodo. Calcule: a) El tiempo que ha durado la electrolisis. 65.4 2 = 𝑡 = 24100𝑠𝑒𝑔 24.5 = 96500

b) El volumen de cloro liberado en el ánodo, medido en condiciones normales. Datos: F = 96500 C. Masa atómica: Zn = 65,4. 71 2 ∗ 3 ∗ 24100 = 26.59𝑔 = 0.37𝑚𝑜𝑙 = 8.39𝐿 𝑚= 96500 16. Se hace pasar una corriente eléctrica de 1,5 A a través de 250 mL de una disolución acuosa 0,1 M en iones Cu+2. Calcule: a) ¿Cuánto tiempo tiene que transcurrir para que todo el cobre de la disolución se deposite como cobre metálico? b) ¿Qué intensidad de corriente eléctrica hay que hacer pasar a través de una disolución acuosa de iones Au+3 si se quiere obtener 1 gramo de oro metálico en 30 minutos? Datos: F = 96500 C. Masas atómicas: Au = 197; Cu = 63,5. 𝑐𝑎𝑡𝑎𝑑𝑜: 𝐶𝑢2+ + 2𝑒 − → 𝐶𝑢 𝑎𝑛𝑜𝑑𝑜: 2𝐶𝑙2+ → 𝐶𝑢 + 𝐶𝑙2 𝐶𝑒 2+ + 2𝐶𝑙 − → 𝐶𝑢 + 𝐶𝑙2 𝑄(𝑐) = 0.25𝑑𝑖𝑠(𝐶𝑢2+) ∗

0.1𝑚𝑜𝑙𝐶𝑢2+ 2𝑚𝑜𝑙(𝑒 − ) 96500𝐶 ∗ ∗ = 482.5 𝑉 𝑑𝑖𝑠(𝐶𝑒 2+ ) 1𝑚𝑜𝑙𝐶𝑢 1𝑚𝑜𝑙(𝑒 − )

17. Se hace pasar durante 2’5 horas una corriente eléctrica de 5 amperios a través de una celda electrolítica que contiene SnI2 Calcule: a) La masa de estaño metálico depositado en el cátodo. 𝑚=

𝐸𝑞 − 𝑔 ∗ 𝐼 ∗ 𝑡 ∗ 96500

118.7 2 ∗ 5 ∗ 9000 = 27.68𝑔 96500

b) Los moles de I2 liberados en el ánodo. Datos: F=96500C. Masa atómica: Sn = 118’7. 254 𝐸𝑞 − 𝑔 ∗ 𝐼 ∗ 𝑡 2 ∗ 5 ∗ 9000 1𝑚𝑜𝑙𝐼2 𝑚= = 59.22𝑔 ∗ ∗ = 0.23𝑚𝑜𝑙𝐼2 96500 96500 254𝑔𝐼2 18. Se hace pasar una corriente eléctrica de 6,5 amperios a través de una celda electrolítica que contiene NaCl fundido hasta que se obtienen 1,2 litros de Cl2, medido en condiciones normales. Calcule: a) El tiempo que ha durado la electrolisis. 71𝑔 𝑑𝑒 𝑐𝑙𝑜𝑟𝑜 → 22.4𝐿 𝑋 → 1.2

𝑥 = 3.8𝑔𝐶𝑙𝑜𝑟𝑜

71 ∗ 6.5 ∗ 𝑡 3.8 = 2 = 𝑡 = 1589𝑠𝑒𝑔 96500 b) La masa de sodio depositado en el cátodo durante ese tiempo. Datos: F = 96500 C. Masa atómica: Na = 23.

𝑚=

23 ∗ 6.5 ∗ 1589 2.46𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑑𝑖𝑜 96500

19. La fórmula de un cloruro metálico es MCl4. Se realiza la electrolisis a una disolución de dicho cloruro haciendo pasar una corriente eléctrica de 1,81 amperios durante 25,6 minutos, obteniéndose 0,53 g del metal. Calcule: a)

La masa atómica del metal. 𝑃 ∗ 𝑎𝑡 4 ∗ 1.81 ∗ 1536 = 𝑃 ∗ 𝑎𝑡 = 73.58 0.53 = 96500

b) El volumen de Cl2 que se obtendrá en el ánodo, medido en condiciones normales. Dato: F = 96500 C. 71 ∗ 1.81 ∗ 1536 = 1.023𝑔 = 0.014𝑚𝑜𝑙 = 23.05𝐿 𝑚= 2 96500 20. Se realiza la electrolisis completa de 2 litros de una disolución de AgNO3 durante 12 minutos, obteniéndose 1,5 g de plata en el cátodo. a) ¿Qué intensidad de corriente ha pasado a través de la cuba electrolítica? 𝑚=

108 ∗ 𝐼 ∗ 720 𝐸𝑞 − 𝑔 ∗ 𝐼 ∗ 𝑡 → 1.5 = → 𝐼 = 1.86𝐴 96500 96500

b) Calcule la molaridad de la disolución inicial de AgNO3. Datos: F = 96500 C. Masas atómicas: Ag = 108; N = 14; O = 16. 1.5 𝑚𝑜𝑙. 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 108 = = 6.94 ∗ 10−3𝑀 𝑚= 1𝐿. 𝑑𝑖𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛 2 21. Se realiza la electrolisis de 2 litros de una disolución de nitrato de plata 0,2 M haciendo pasar una corriente eléctrica de 0,5 amperios durante 4 horas. Calcule: a) La masa de plata que se deposita en el cátodo.

𝑚=

𝐸𝑞 − 𝑔 ∗ 𝐼 ∗ 𝑡 108 ∗ 0.5 ∗ 14400 = 8.05𝑔 = 96500 96500

b) La concentración de iones Ag+ que queda en la disolución una vez finalizada la electrólisis. Datos: F = 96500 C. Masas atómicas: Ag = 108. [𝐴𝑔] =

0.4 − 8.05 ∗ 108 = 0.162𝑀 1𝐿...