T7: Equilibrios redox · Electrólisis — QUIMICA PEvAU Andalucía 2023

T7: Equilibrios redox

Electrólisis

Problema

2023 · Ordinaria · Reserva

Basándose en las semirreacciones correspondientes:

a) Calcule cuánto tiempo tardará en depositarse

1 \text{ g}

\ce{Zn}

cuando se lleva a cabo la electrolisis de

\ce{ZnBr2}

fundido, si la corriente es de

10 \text{ A}

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

3,8 \text{ g}

de este metal en

1 \text{ hora}

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

Datos: $F= 96500 \text{ C} \cdot \text{mol}^{-1}$ ; Masas atómicas relativas: $V= 50,9$ ; $Zn= 65,4$

ElectrólisisLeyes de Faraday

a) Calcule cuánto tiempo tardará en depositarse

1 \text{ g}

\ce{Zn}

cuando se lleva a cabo la electrolisis de

\ce{ZnBr2}

fundido, si la corriente es de

10 \text{ A}

En el cátodo de la celda se produce la reducción de los cationes cinc, donde el número de electrones intercambiados es $n = 2$ :

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

A partir de la ley de Faraday, relacionamos la masa depositada con el tiempo de electrolisis:

m = \frac{M \cdot I \cdot t}{n \cdot F}

Despejamos el tiempo $t$ y sustituimos los valores conocidos para la masa de $1 \text{ g}$ :

t = \frac{m \cdot n \cdot F}{M \cdot I} = \frac{1 \text{ g} \cdot 2 \cdot 96500 \text{ C} \cdot \text{mol}^{-1}}{65,4 \text{ g} \cdot \text{mol}^{-1} \cdot 10 \text{ A}}

El tiempo resultante es $t = 295,11 \text{ s}$ .

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

3,8 \text{ g}

de este metal en

1 \text{ hora}

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

Establecemos el tiempo en unidades del Sistema Internacional, $t = 1 \text{ h} = 3600 \text{ s}$ , y planteamos la semirreacción de reducción para el ion vanadio $\ce{V^{n+}}$ :

\ce{V^{n+} + ne-} -> \ce{V(s)}

Utilizando nuevamente la ley de Faraday, despejamos el valor de la carga $n$ :

n = \frac{M \cdot I \cdot t}{m \cdot F} = \frac{50,9 \text{ g} \cdot \text{mol}^{-1} \cdot 10 \text{ A} \cdot 3600 \text{ s}}{3,8 \text{ g} \cdot 96500 \text{ C} \cdot \text{mol}^{-1}}

Realizando el cálculo, obtenemos $n = 4,997 \approx 5$ . Por lo tanto, la carga del ion vanadio en la sal es $+5$ .