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T7: Equilibrios redox
Electrólisis y leyes de Faraday
Problema
2019 · Extraordinaria · Titular
6B
Examen

Se hace pasar a través de 1 L1 \text{ L} de disolución de AgNOX30,1 M\ce{AgNO3} 0,1 \text{ M} una corriente de 0,5 A0,5 \text{ A} durante 2 horas2 \text{ horas}. Calcule:

a) La masa de plata que se deposita en el cátodo.b) Los moles de ion plata que quedan en la disolución, una vez finalizada la electrólisis.

Datos: F=96500 CF = 96500 \text{ C}; masa atómica relativa: Ag=108.\ce{Ag}=108.

electrólisisFaraday
a) La reacción de reducción que tiene lugar en el cátodo es: AgX+(aq)+eX−→Ag(s)\ce{Ag+(aq) + e- -> Ag(s)}

Se calcula la carga total que atraviesa la disolución. El tiempo en segundos es t=2 h×3600 s/h=7200 st = 2 \text{ h} \times 3600 \text{ s/h} = 7200 \text{ s}. La carga es Q=I×tQ = I \times t.

Q=0,5 A×7200 s=3600 C\quad Q = 0,5 \text{ A} \times 7200 \text{ s} = 3600 \text{ C}

Con la carga, se calculan los moles de electrones que han circulado, usando la constante de Faraday (F=96500 C/mol)F = 96500 \text{ C/mol}).

moles de eX−=QF=3600 C96500 C/mol=0,0373 mol de eX−\quad \text{moles de } \ce{e-} = \frac{Q}{F} = \frac{3600 \text{ C}}{96500 \text{ C/mol}} = 0,0373 \text{ mol de } \ce{e-}

Según la estequiometría de la reacción, por cada mol de electrones, se deposita un mol de plata. Por tanto, los moles de plata depositados son 0,0373 mol0,0373 \text{ mol}. La masa de plata depositada se calcula multiplicando los moles por la masa atómica relativa de la plata (108 g/mol108 \text{ g/mol}).

masa de Ag=0,0373 mol×108 g/mol=4,0284 g\quad \text{masa de } \ce{Ag} = 0,0373 \text{ mol} \times 108 \text{ g/mol} = 4,0284 \text{ g}
b) Se calculan los moles iniciales de ion plata en la disolución. La concentración es 0,1 M0,1 \text{ M} y el volumen es 1 L1 \text{ L}.
moles iniciales de AgX+=0,1 mol/L×1 L=0,1 mol\quad \text{moles iniciales de } \ce{Ag+} = 0,1 \text{ mol/L} \times 1 \text{ L} = 0,1 \text{ mol}

Durante la electrólisis, se han consumido 0,0373 mol de AgX+0,0373 \text{ mol de } \ce{Ag+} (equivalente a los moles de plata depositada, calculados en el apartado a)). Los moles de ion plata que quedan en la disolución son la diferencia entre los moles iniciales y los moles consumidos.

moles de AgX+ restantes=0,1 mol−0,0373 mol=0,0627 mol\quad \text{moles de } \ce{Ag+} \text{ restantes} = 0,1 \text{ mol} - 0,0373 \text{ mol} = 0,0627 \text{ mol}