ejercicios de quimica IV resueltos-81

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EXÁMENES RESUELTOS DE QUÍMICA 241 JUNIO 2009 
 
 235
• La reacción es exotérmica (R ↔ P + calor), por lo que si la temperatura 
disminuye, el sistema evoluciona favoreciendo el proceso exotérmico, es 
decir, hacia la derecha. 
• La suma de los coeficientes estequiométricos de los gases en reactivos y 
productos es el mismo valor, por lo que la variación de la presión total o 
del volumen del recipiente no modifican el estado de equilibrio. 
 
 
5.- Una cuba electrolítica está constituida por dos electrodos de Pt y 
contiene 1 L de disolución acuosa 1 M de CoCl2. Dicha cuba funciona 
durante 15 minutos y se han recogido en el cátodo 2,3 g de producto. 
a) Explicar con claridad los procesos que tienen lugar en esta celda 
electroquímica y calcular su potencial. 
b) Calcular la intensidad de corriente durante la electrólisis. 
c) Determinar el volumen de sustancia que se recoge en el ánodo a 740 mm 
de Hg y 25 ºC. 
 
 
Datos 
Mmolar (g/mol): Co-58,9 Cl-35,5 O-16,0; H-1,0; Eº(Co2+/Co)= -0,28 V; 
Eº(Cl2/Cl-)= 1,36 V; E(H2O/H2, pH= 7)= -0,42 V; E(O2/H2O, pH= 7)= 0,81 
V F= 96.500 C/mol e- 
 
Resolución 
a) Para explicar los procesos que tienen lugar en la celda, hay que tener en 
cuenta todas las reacciones posibles. El CoCl2 se disocia totalmente en 
disolución acuosa: 
 H O2 2+ -
2CoCl (s) Co (ac) + 2 Cl (ac) →
 
 
Las posibles reacciones de reducción en el cátodo son: 
 
 Co2+ + 2e- → Co(s) 2+
o
Co /CoE = -0,28 V 
 2 H2O + 2e- → H2(g) + 2 OH- 
2 2H O/H
E (pH=7)= -0,42 V 
 
La reacción que se produce es la reducción del Co2+ por tener el mayor 
potencial de reducción. 
242 EXÁMENES RESUELTOS DE QUÍMICA BÁSICACAPÍTULO 3 
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Las posibles reacciones de oxidación en el ánodo son: 
 
 2 Cl- → Cl2 + 2e- -
2
º
Cl /ClE = -1,36 V 
 2 H2O → O2(g) + 4 H+ + 4e- 
22
H O/OE (pH=7)= -0,81 V 
 
La reacción que se produce es la oxidación del agua por tener mayor 
potencial de oxidación. 
La reacción global es: 
 
2 Co2+(ac) + 2 H2O(l) → 2 Co(s) + O2(g) + 4 H+(ac) 
 
E= ºcátodoE + ánodoE = 2+
o
Co /CoE + 22H O/O
E (pH=7) = -0,28+(-0,81) = -1,09 V 
 
b) La intensidad de la corriente eléctrica; I (en amperios) se puede calcular 
mediante la siguiente expresión: 
 
I·t = n·F 
 
Donde, t es el tiempo en segundos, n el número de moles de electrones que 
pasa a través de la disolución y F la constante de Faraday. 
Para calcular los moles electrones, hay que tener en cuenta que la sustancia 
depositada en el cátodo es cobalto: 
 
2,3 g Co ·
-
-1 mol Co 2 mol e· = 0,078 mol e
58,9 g Co 1 mol Co
 
 
 
I = 
- -0,078 mol e · 96.500 C/mol e =
(15·60) s
8,36 A 
 
c) La sustancia que se recoge en el ánodo es oxígeno, ya que se produce la 
oxidación del agua. El número de moles de oxígeno se calcula a partir del 
número de moles de electrones que han circulado por la cuba: 
 
- 2
-
1mol O
0,078 mol e 4 mol e = 0,02 mol e
- 
 EXÁMENES RESUELTOS DE QUÍMICA 243 JUNIO 2009 
 
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Para calcular el volumen de oxígeno hay que aplicar la ecuación de los 
gases ideales: 
 
P V = n R T 
 
1atm atm L-740 mm Hg · · V 0,02 mol e ·0,082 · 298 K760 mm Hg K mol
⎡ ⎤
⎢ ⎥
⎣ ⎦
= 
 
V= 0,50 L de O2