T7: Equilibrios redox · Electrólisis — QUIMICA PEvAU Andalucía 2018

Electrólisis

Problema

2018 · Extraordinaria · Titular

6.- Se lleva a cabo la electrólisis de $\ce{ZnBr2}$ fundido.

a) Calcule cuánto tiempo tardará en depositarse

1\text{ g}

\ce{Zn}

si la corriente es de

10\text{ A}

.b) Si se utiliza la misma intensidad de corriente en la electrólisis de una sal fundida de vanadio y se depositan

3,8\text{ g}

de este metal en

1\text{ h}

, ¿cuál será la carga del ion vanadio en esta sal?

Datos: $F = 96500\text{ C/mol}$ . Masas atómicas relativas $V = 50,9$ ; $Zn = 65,4$

electrólisisleyes de Faraday

a) Calcule cuánto tiempo tardará en depositarse

1\text{ g}

\ce{Zn}

si la corriente es de

10\text{ A}

La reacción de deposición del zinc a partir de $\ce{ZnBr2}$ fundido es:

\ce{Zn^{2+}(l) + 2e^{-} -> Zn(s)}

Esto indica que se necesitan $2$ moles de electrones por cada mol de zinc depositado ( $z=2$ ). Los moles de zinc a depositar son:

n_{\text{Zn}} = \frac{1\text{ g}}{65.4\text{ g/mol}} = 0.01529\text{ mol}

La carga total requerida para depositar esta cantidad de zinc es:

Q = n_{\text{Zn}} \cdot z \cdot F = 0.01529\text{ mol} \cdot 2\text{ eq/mol} \cdot 96500\text{ C/eq} = 2950.97\text{ C}

Con una corriente de $10\text{ A}$ , el tiempo necesario será:

t = \frac{Q}{I} = \frac{2950.97\text{ C}}{10\text{ A}} = 295.10\text{ s}

b) Si se utiliza la misma intensidad de corriente en la electrólisis de una sal fundida de vanadio y se depositan

3,8\text{ g}

de este metal en

1\text{ h}

, ¿cuál será la carga del ion vanadio en esta sal?

Primero, se calcula la carga total que ha pasado en $1\text{ h}$ con una corriente de $10\text{ A}$ . El tiempo en segundos es:

t = 1\text{ h} \cdot \frac{3600\text{ s}}{1\text{ h}} = 3600\text{ s}

La carga total es:

Q = I \cdot t = 10\text{ A} \cdot 3600\text{ s} = 36000\text{ C}

Los moles de vanadio depositados son:

n_{\text{V}} = \frac{3.8\text{ g}}{50.9\text{ g/mol}} = 0.07466\text{ mol}

La carga del ion vanadio ( $z$ ) se puede calcular usando la relación $Q = n_{\text{V}} \cdot z \cdot F$ :

z = \frac{Q}{n_{\text{V}} \cdot F} = \frac{36000\text{ C}}{0.07466\text{ mol} \cdot 96500\text{ C/mol}} = \frac{36000}{7205.89} \approx 4.99

La carga del ion vanadio en esta sal es $5$ , es decir, $\ce{V^{5+}}$ .