ELECTROQUÍMICA PROBLEMAS RESUELTOS
PREGUNTA 1 :
En un proceso electrolítico se han depositado 72 gramos de aluminio. El número de electrones que han pasado por la solución electrolítica, es:
P. A. (Aℓ=27)
N0: Número de avogadro
A) 8 N0
B) 6 N0
C) 18 N0
D) 20 N0
E) 27 N0
RESOLUCIÓN :
Rpta. : "A"
CELDA ELECTROLÍTICA – COMPONENTES
1. Fuente externa de corriente eléctrica.
2. Conductores
– De primera especie: cables metálicos, conexiones
– De segunda especie: electrolito (sales fundidas o en solución acuosa)
3. Electrodos
– ánodo (+) donde se produce la oxidación
– cátodo (–) donde se produce la reducción
4. Cuba o celda donde se lleva a cabo el proceso
Sobre los electrodos se producen las reacciones redox.
Los iones negativos (aniones), se dirigen al ánodo (electrodo positivo), pierden
electrones y se oxidan.
Los iones positivos (cationes) se dirigen al cátodo (electrodo negativo), ganan
electrones y se reducen.
PROCESOS ELECTROLÍTICOS
C. Eléctrica Rx. Redox
PROCESOS GALVÁNICOS
Rx. Redox C. Eléctrica
ELECTROQUÍMICA
Química 12
CELDAS GALVÁNICAS
En estos dispositivos, denominados también pilas, se conectan dos semi-celdas de
diferente potencial, de modo que generan una corriente eléctrica. En estas celdas a partir
de una reacción redox espontánea se obtiene energía eléctrica.
En esta celda, los electrones se transfieren en forma directa del ánodo (metal con menor
potencial de reducción) al cátodo por medio de un conductor externo. Las semi-celdas
están conectadas entre sí a través de un puente salino.
Ejemplo: en la celda de cobre – zinc (pila de Daniells) se produce la siguiente reacción
redox
Zn(s) + Cu+2
(ac) Zn+2
(ac) + Cu(s)
Donde las semi - reacciones de oxidación y reducción son las siguientes
Zn(s) Zn2+ + 2e–
Cu2+ + 2e– Cu(s)
y los potenciales º de reducción son:
Zn+2 + 2e– Zn ºred = – 0,76 voltios
Cu+2 + 2e– Cu ºred = + 0,34 voltios
Por lo tanto, menor potencial de reducción tiene el Zn donde se generan los electrones
produciéndose la oxidación, los electrones migran hacia el Cu donde se produce la
reducción.
ESQUEMA DE UNA CELDA GALVÁNICA
Zn(s) Zn2+ + 2e– Cu2+ + 2e– Cu(s)
1,10 V
PUENTE
SALINO e–
ÁNODO (–)
Zn
CÁTODO (+)
Cu
La notación convencional para representar las celdas galvánicas o voltaicas es el
diagrama de la celda. Para la pila de Daniells:
Transferencia de electrones
Zn(s) Zn+2 (1M) Cu+2 (1 M ) Cu(s)
ANODO (–) CATODO (+)
Semicelda Puente Semicelda
de oxidación salino de reducción
FUERZA ELECTROMOTRIZ (f.e.m.) O POTENCIAL ESTÁNDAR DE CELDA ( o )
o
celda = o
Red.cátodo – o
Red.ánodo
TABLA DE POTENCIALES ESTÁNDARES ( °) DE REDUCCIÓN (VOLTIOS)
En solución acuosa y a 25ºC
EJERCICIOS
1. La electrolisis es un proceso químico que tiene lugar al pasar una corriente eléctrica
continua a través de un sistema formado por dos electrodos y una masa fundida o
en disolución de un electrolito. Con respecto a este proceso seleccione la secuencia
correcta de verdadero (V) y falso (F).
I. La reacción redox es espontánea y genera corriente eléctrica.
II. Los iones ceden sus electrones en el ánodo.
III. Por el circuito externo los electrones fluyen del cátodo hacia el ánodo.
A) FVF B) VVF C) VVV D) FFV E) VFV
2. En los procesos electrolíticos los iones de las sales fundidas tienen movimientos al
azar, cuando se sumergen los electrodos estos migran hacia ellos por acción de la
fuerza eléctrica. Con respecto a la celda electrolítica del NaCℓ (ℓ), seleccione la
alternativa correcta.
2 NaCℓ(l)
Energía eléctrica 2 Na(s) + Cℓ2(g)
A) Los iones Na+ migran hacia el cátodo, en el pierden electrones y se oxidan.
B) Se utiliza corriente eléctrica para producir la reacción, debido a que ésta es
espontánea.
C) En el ánodo se forma cloro gaseoso (Cℓ2), debido a la reducción del Cℓ
-
D) El NaCℓ es un conductor de primera especie.
E) La oxidación se producen el ánodo y la reducción en el cátodo.
3. Sabemos que el agua se puede oxidar para formar O2 o reducir para formar H2, por
lo que si analizamos el caso del NaCℓ(ac), tenemos que el H2O, el Na+ y el Cℓ–
pueden sufrir oxidación o reducción. Con respecto a la electrolisis del NaCℓ(ac)
seleccione la alternativa que contenga a la(s) proposición (es) correcta(s).
I. En el ánodo se libera cloro gaseoso y en el cátodo se reduce el ion Na+.
II. El número de electrones transferidos es 2.
III. Se desprende hidrógeno gaseoso en el ánodo.
A) Solo I B) I y II C) I y III D) II y III E) Solo II
4. Un ejemplo de electrodeposición fácil que se realiza en cualquier laboratorio, es la
electrodeposición de cobre a partir de sulfato de cobre (II) concentrado. Determine
los gramos de cobre metálico se obtendrán en el electrodo correspondiente, al pasar
2 A durante 1930 s por la solución mencionada.
(Dato: masa molar del Cu = 63,5 g/mol)
A) 1,27 B) 1,75 C) 1,57 D) 1,65 E) 1,85
5. Se desea recubrir una pulsera con 9,85 gramos de oro, para tal propósito se debe
sumergir en una disolución de sal de oro trivalente por una hora. Determine la
intensidad de corriente en ampere que se necesita para dicho propósito.
(Dato: masa molar del Au 197g/mol)
A) 4,0101 B) 4,0100 C) 4,0102
D) 4,010–2 E) 4,010–1
6. El Aluminio, es uno de los metales más versátiles y usados en la actualidad. Se
obtiene por electrolisis de acuerdo a la siguiente semireacción:
Aℓ+3
(ℓ) + 3e– Al(s)
Se desea obtener 5,4 kg de este metal. Determine cuántos coulomb de electricidad
son necesarios.
(Dato: masa molar del Aℓ= 27g/mol)
A) 5,79108 B) 5,79104 C) 5,79107
D) 5,7910–8 E) 5,79105
7. Las leyes de Faraday expresan relaciones cuantitativas basadas en investigaciones
electroquímicas que permiten encontrar la masa liberada o depositada en los
electrodos. Durante la electrolisis de una solución acuosa de 2 SnCl , en el ánodo se
desprendieron 4,48 litros de cloro medidos a condiciones normales. Determine la
masa del estaño depositado en el cátodo.
(masas molares: Sn = 119g/mol Cℓ = 35,5g/mol)
A) 2,3810– 2 B) 1,19100 C) 2,38102
D) 1,19101 E) 2,38101
8. Las celdas voltaicas o galvánicas son celdas electroquímicas en las cuales las
reacciones de oxidación-reducción espontáneas, generan energía eléctrica. Con
respecto a las celdas galvánicas, seleccione la secuencia correcta de verdadero (V)
y falso (F).
I. Al igual que la electrolítica, la oxidación se da en el ánodo.
II. En el puente salino los aniones viajan hacia el cátodo para reemplazar la carga
positiva del ion que se reduce.
III. Los electrones fluyen por el conductor externo desde el ánodo hacia el cátodo.
A) FVF B) VFV C) FVV D) VVV E) FFV
9. El potencial de celda, E0
celda, de una celda galvánica siempre es positivo. La reacción
redox debe ser espontánea, para que se genere una celda galvánica, para la celda,
representado por la siguiente reacción:
Zn(s) + 2Ag+
(ac) Zn2+
(ac) + 2Ag (s)
Determine su diagrama y su potencial estándar, en voltios.
Datos: o (V)
Zn2+
(ac) + 2e– Zn (s) –0,76
2Ag+
(ac) + 2e– 2Ag (s) 0,80
A) Zn(ac) / Zn2+
(s) // Ag+
(ac) / Ag(s) ; –1,56 V
B) Zn(s) / Zn2+
(ac) // Ag+
(s) / Ag(ac) ; +1,56 V
C) Zn(s) / Zn2+
(ac) // Ag+
(ac) / Ag(s) ; –1,56 V
D) Zn(ac) / Zn2+
(s) // Ag+
(s) / Ag(ac) ; +1,56 V
E) Zn(s) / Zn2+
(ac) // Ag+
(ac) / Ag(s) ; +1,56 V
10. En una celda electroquímica se produce la siguiente reacción:
Pb(s) + Ag1+
(ac) Pb2+
(ac) + Ag (s)
Dato: º(V)
Pb2+
(ac) + 2 e‾ Pb(s) –0,13
2Ag+
(ac) + 2e‾ 2Ag (s) 0,80
Al respecto seleccione la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F).
I. En el cátodo se produce la reducción del Pb2+
II. En el ánodo se produce la oxidación del Ag+
III. El potencial de la celda es +0,93 V
A) VVF B) VFV C) VVV D) FFF E) FFV
EJERCICIOS PROPUESTOS
1. Se electroliza durante 30 minutos una solución concentrada de cloruro de cinc
(ZnCℓ2) con una intensidad de corriente de 1,93 amperes. Determine la masa de
cinc, en g, que se deposita en el cátodo.
(Masa molar del Zn = 65,4g/mol)
A) 1,17 B) 2,35 C) 0,39 D) 2,39 E) 2,21
2. Durante la electrolisis de una disolución de CuCℓ2, en el ánodo se desprendieron
560 mL de gas medido a condiciones normales. Determine la masa de cobre, en g,
depositado en el cátodo. (Masa molar del Cu = 63,5g/mol)
A) 2,56 B) 3,35 C) 1,59 D) 2,48 E) 3,57
3. El magnesio no se encuentra en la naturaleza en estado libre (como metal), sino que
forma parte de numerosos compuestos, en su mayoría óxidos y sales. En la
electrólisis del cloruro de magnesio (MgCℓ2) fundido se han consumido 5 mol e–.
Determine la masa de Magnesio, en g, depositado en el cátodo.
masa atómica: Mg = 24
A) 30 B) 40 C) 50 D) 60 E) 70
4. Los diagramas de celda permiten representar de manera abreviada la reacción que
ocurre en una celda galvánica. Dado el siguiente diagrama de celda:
Zn(s) / Zn2+
(ac) // Pb2+
(ac) / Pb(s).
Calcule el potencial de reducción (o), en voltios, del par Pb2+
(ac)/Pb(s). Si el
potencial estándar de la celda es +0,63 V.
Dato: Zn 2+
(ac) + 2e– Zn (s) ; o (V) = –0,76
A) +0,25V B) –1,25 C) –0,25V D) +1,25 E) –0,13
