T7: Equilibrios redox · Electrólisis — QUIMICA PEvAU Andalucía 2021

Electrólisis

Problema

2021 · Extraordinaria · Reserva

Se realiza la electrolisis completa de $500 \text{ mL}$ de una disolución de $\ce{NiSO4}$ durante $15 \text{ minutos}$ y se depositan $1,8 \text{ g}$ de níquel en el cátodo.

a) Escriba la semirreacción correspondiente y calcule la intensidad de corriente que ha circulado por la celda.b) Calcule la molaridad de la disolución inicial.

Datos: $F= 96500 \text{ C} \cdot \text{mol}^{-1}$ ; Masa atómica relativa: $Ni= 58,7$

ElectrólisisLeyes de FaradayMolaridad

a) Escriba la semirreacción correspondiente y calcule la intensidad de corriente que ha circulado por la celda.

En el cátodo de la célula electrolítica tiene lugar la reducción de los cationes $\ce{Ni^{2+}}$ procedentes de la disociación del sulfato de níquel(II) para formar níquel metálico:

\ce{Ni^{2+}(aq) + 2 e- -> Ni(s)}

Para calcular la intensidad de corriente ( $I$ ), aplicamos la ley de Faraday, considerando que el tiempo transcurrido es $t = 15 \text{ min} \cdot 60 \text{ s} \cdot \text{min}^{-1} = 900 \text{ s}$ y el número de electrones intercambiados por mol de níquel es $n = 2$ :

m = \frac{I \cdot t \cdot M_{at}}{n \cdot F} \implies I = \frac{m \cdot n \cdot F}{M_{at} \cdot t}

Sustituyendo los valores conocidos: $I = \frac{1,8 \cdot 2 \cdot 96500}{58,7 \cdot 900} = 6,58 \text{ A}$ .

b) Calcule la molaridad de la disolución inicial.

Al ser una electrólisis completa, todo el soluto $\ce{NiSO4}$ inicialmente disuelto se ha transformado. Por tanto, el número de moles de níquel depositados en el cátodo es igual al número de moles de sal presentes originalmente en la disolución:

n = \frac{m}{M_{at}} = \frac{1,8 \text{ g}}{58,7 \text{ g} \cdot \text{mol}^{-1}} = 0,0307 \text{ mol de } \ce{Ni^{2+}}

La molaridad ( $M$ ) se obtiene relacionando estos moles con el volumen de la disolución expresado en litros ( $V = 0,5 \text{ L}$ ):

M = \frac{n}{V} = \frac{0,0307 \text{ mol}}{0,5 \text{ L}} = 0,0614 \text{ mol} \cdot \text{L}^{-1}