Ejercicios 5 Masas atómicas

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b) De las especies dadas, la más oxidante es el F2 ya que posee el mayor potencial de reducción, mientras que la más reductora es I2 ya que posee el potencial de reducción más pequeño.

Dos celdas electrolíticas que contienen nitrato de plata (I) y sulfato de cobre (II), respectivamente, están montadas en serie. Si en la primera se depositan 3 gramos de plata.

- Calcule los gramos de cobre que se depositarán en la segunda celda.

- Calcule el tiempo que tardarán en depositarse si la intensidad de la corriente es de 2 Amperios.

Datos: Masas atómicas : Ag= 107,9; Cu= 63,5 ; Faraday: 96500 C

Solución:

a) Las reacciones de descarga en cada celda electrolítica son:

2 Ag+ + 2 e- → 2 Ag

Cu2+ + 2 e- → Cu

2 nCu = nAg nCu = 3g(Ag) / 2· 107,9 g·mol-1 (Ag) = 0,0139 moles

mCu = 0,0139 mol· 63,5 g/mol = 0,883 g de Cu

- 96500 C / 107,9 g (Ag) = 2 (A)· t (s) / 3g (Ag) t = 1341 s

Considerando los siguientes metales: Zn, Mg, Pb y Fe

- Ordénelos de mayor a menor facilidad de oxidación.

- ¿Cuáles de estos metales pueden reducir Fe3+ a Fe2+ pero no Fe2+ a Fe metálico?

Justifique las respuestas.

Datos: Eº(Zn2+/Zn) = –0,76 V; Eº(Mg2+/Mg) = –2,37 V; Eº(Pb2+/Pb) = –0,13 V; Eº(Fe2+/Fe) = –0,44 V; Eº(Fe3+/Fe2+) = 0,77 V

Solución:

- Se oxida más fácilmente el que tiene el potencial de reducción más negativo, en este caso el magnesio. El que menos fácilmente se oxida es el plomo, ya que tiene el potencial de reducción menos negativo, es decir el mayor potencial de todos. Así, el orden de mayor a menor tendencia es el siguiente: Mg, Zn, Fe, Pb.

- Plomo (Pb), ya que todos pueden reducir Fe3+ a Fe2+, pero solo él no puede reducir el Fe2+ a Fe metálico porque tiene un potencial de reducción mayor.

Pb + Fe2+ ⇄ Pb2+ + Fe ; Eº = Eº(Fe2+/Fe) – Eº(Pb2+/Pb) = –0,44 –(–0,13) = –0,31 V; proceso no espontáneo.

Se colocan en serie una célula electrolítica de AgNO3 y otra de CuSO4.

- ¿Cuántos gramos de Cu(s) se depositan en la segunda célula mientras se depositan 2g de Ag(s) en la primera?

- ¿Cuánto tiempo ha estado pasando corriente si la intensidad era de 10 A?

Datos.- Masas atómicas: Ag = 107,87 y Cu = 63,54; Faraday = 96.500 C·mol–1

Solución:

a) Ag+ + 1e– ⇄ Ag y Cu2+ + 2e– ⇄ Cu

2 g /107,87g·mol–1 = 0,0185 moles Ag

1 mol Cu por cada 2 Faradios ⇒ 0,0185 × 63,54/2 g = 0,59 g Cu

b) t = 0,0185 × 96500 / 10 = 178,5 s