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26/02/2023 1 Oscar Jacinto Cahuana Semana N° 7 01. La electroquímica es el estudio de la relación entre las reacciones redox y la corriente eléctrica continua, y tiene diversas aplicaciones, por ejemplo, el diseño de dispositivos de uso cotidiano como, calculadoras y computadoras portátiles, recubrimientos metálicos, obtención de metales de alta pureza, entre otros. Al respecto, seleccione las proposiciones correctas. I. Los procesos electrolíticos generan energía eléctrica. II. Ambos procesos implican reacciones redox no espontáneas. III. Los electrolitos son conductores de segunda especie. A) Solo I B) I y II C) I y III D) Solo III E) Solo II CELDA ELECTROQUÍMICA CELDA ELECTROLÍTICA Produce energía eléctrica a partir de una reacción química. Se provoca una reacción espontánea. Se provoca una reacción no espontánea. Utiliza corriente eléctrica para originar de una reacción química. El ánodo está cargado negativamente y el cátodo positivamente El ánodo está cargado positivamente y el cátodo negativamente Resolución : I. Una celda electrolítica emplea corriente eléctrica de una fuente externa, para efectuar la electrólisis. II. Unicamente en las celdas electroquímicas (galvánicas o voltaicas) se originan reacciones redox no espontáneas. 998 934 689Oscar Jacinto Cahuana III. Los electrolitos son compuestos fundidos (líquido) o disueltos en agua (disolución acuosa) que pueden conducir la electricidad. También son denominados conductores de segunda especie. Es importante en el diseño de diversos tipos de baterías. Es importante en la electrorrefinación de metales y galvanoplastia. 26/02/2023 2 02. Una celda electrolítica consta de una cuba, conductores, electrodos, fuente de corriente externa para poder realizar la reacción química. Con respecto a los componentes de una celda electrolítica, seleccione la alternativa incorrecta: A) Las conexiones o cables metálicos, son conductores de primera especie, los cuales, no oponen resistencia al paso de corriente. B) El electrodo positivo, en el cual, se pierde electrones se denomina ánodo C) Las sales fundidas o en disolución acuosa, son conductores de segunda especie. D) El cátodo es un electrodo de carga negativa, en el cual, se realiza la reducción con ganancia de electrones E) Los electrodos activos son aquellos cuya única función es conducir la corriente eléctrica y no se consumen. 998 934 689Oscar Jacinto Cahuana Resolución : : A) Los conductores de primera especie, son los metales, en los cuales, debido a su estructura, los electrones tienen libertad de movimiento y conducen la electricidad. B) El ánodo (+) es el electrodo en el que se lleva a cabo la oxidación, debido a una perdida electrónica. C) Los conductores de segunda especie, son los compuestos iónicos llamados electrolitos, que fundidos o en disolución acuosa conducen los iones. D) El cátodo (‒) es el electrodo en el que se lleva a cabo la reducción, debido a una captación electrónica. E) Los electrodos activos, además de conducir la corriente eléctrica, se consumen oxidándose . En el ánodo (+) se provoca la oxidación de los iones cloruro, C1−: 03. El principal mineral del cual se extrae el sodio es la halita (NaCℓ), dicho mineral se obtiene por evaporación del agua de mar, se tritura, se funde y se electroliza para la obtención del metal. Debido al elevado punto de fusión de la halita (801 °C), se mezcla esta sal con el cloruro de calcio, CaCℓ2, por lo cual dicha mezcla se funde a tan solo 580 °C; a continuación, se realiza la electrólisis de ambas sales en el mismo dispositivo denominado celda de Downs. Al respecto, seleccione la secuencia correcta de verdadero (V) o falso (F) de las siguientes proposiciones. I. En el ánodo se obtiene cloro gaseoso. II. En el cátodo se reducen los iones sodio. III. En el electrodo negativo solo se produce sodio. A) VVV B) VVF C) FVF D) VFF E) FFV Resolución : : I. 𝐂(ℓ) 𝟏− → 𝐂𝟐(𝐠) + 2 𝐞−2 II. En el cátodo (‒) se provoca la reducción de los iones sodio, Na1+: 𝐍𝐚(ℓ) 𝟏+ → 𝐍𝐚(ℓ)+ 1 𝐞− III. 998 934 689Oscar Jacinto Cahuana En el cátodo (‒) la única especie que se reduce son los iones sodio, Na1+. 26/02/2023 3 04. El niquelado se realiza con la finalidad de proteger a los materiales contra la corrosión, además les proporciona mayor estética debido su brillo metálico, por ello, se emplea en la industria automotriz en el acabado de bicicletas, motocicletas, entre otros. Dicho proceso se realiza mediante la electrólisis de una solución acuosa de una sal de iones niqueloso, Ni2+, según la siguiente semirreacción: Ni(ac) 2+ + 2 e− → Ni(s) Al respecto, seleccione la secuencia correcta de verdadero (V) o falso (F) en las siguientes proposiciones. I. El metal níquel se deposita en el cátodo. II. Corresponde a una semirreacción de oxidación. III. Para depositar 118 g de níquel se requieren de 2 F. Datos: Masa molar (Ni) = 59 g mol 1 F = 96 500 C mol e− A) FVV B) VFV C) VFF D) FVF E) VVV Resolución : : I. El cátodo está electrizado negativamente, hacia él fluyen los cationes, Ni2+, los cuales se reducen a níquel metálico, Ni(s). II. Ni(ac) 2+ + 2 e− → Ni(s) Hacia el cátodo ingresan los electrones, los cuales originan la reducción del catión: 59 g2 F q ×2 q = 2×2 = 4 F III. 118 g ×2 998 934 689Oscar Jacinto Cahuana 6 H2O(ℓ) → 06. Durante la electrólisis de una sustancia en solución acuosa, es muy probable que ocurran dos reacciones de oxidación en el ánodo y dos reacciones de reducción en el cátodo; ello se debe a que el agua se oxida y también se reduce. Elija la alternativa que identifique el tipo de reacción que experimentan los componentes acuosos. I. 2 H2O(ℓ)→ O2(g) + 4 H+(ac) II. 2 H+(ac) → H2(g) III. 2 H2O(ℓ)→ H2(g) + 2 OH– (ac) a. Medio ácido convertido en gas hidrógeno b. Reacción de oxidación del agua c. Reacción de reducción con ganancia de 2 e–. A) Ib, IIc, IIIa B) Ic, IIa, IIIb C) Ib, IIa, IIIc D) Ia, IIb, IIIc E) Ia, IIc, IIIb Cátodo (‒): H2O(ℓ)+ 𝐞− → H2(g) + OH(ac) − Ánodo (+): H2O(ℓ) → O2(g)+ 4 H(ac) + + 4 𝐞− + 2 2 2 H2(g) + O2(g) 2 Reacción neta o global : 2 2 H2(g) + O2(g) 4 4 42 + 4 H2O(ℓ) 2 H2O(ℓ) → 998 934 689Oscar Jacinto Cahuana Resolución : : Ib ; IIa ; IIIc 26/02/2023 4 ‒ + 07. Los fabricantes de automóviles actualmente están diseñando autos cuyo combustible sea el hidrógeno. En países donde los costos en infraestructura son baratos, se puede producir hidrógeno gaseoso a escala industrial por electrólisis del agua acidulada. Si en una planta industrial se desea producir 3,0×106 L de gas hidrógeno a 8,2 atm de presión y 27 °C, ¿cuánto es la carga, en coulomb, requerida para dicho proceso? Dato: 1 F = 96 500 C mol e− A) 1,93×106 B) 1,93×1011 C) 1,93×108 D) 9,65×106 E) 9,65×1011 Resolución : H2(g) O2(g) : H2O() → H2(g) + OH(ac) − + 2 𝐞−2 4 : n = P ∙ V R ∙ T = 1×106 mol 1 mol2×96 500 C q = 1,93×1011 C 1×106 mol 998 934 689Oscar Jacinto Cahuana q = 2×96 500×106 C 𝑛H2 = 8,2(3×106) 0,082(27+273) ‒ + 08. Una de las semireacciones de la electrólisis del agua es: 2 H2O(ℓ)→ O2(g) + 4 H+ (ac)+ 4 e– Si se recogen en el ánodo 76 mL de gas oxígeno a 25 ºC y 755 mmHg, ¿qué carga eléctrica (en Faraday) tuvo que pasar a través de la solución? Dato: 1 F = 96 500 C mol e− A) 0,0035 B) 0,0062 C) 0,0123 D) 0,0242 E) 0,0361 : → O2(g) + 4 H(ac) + + 4 𝐞−2 : = 3,085×10‒3 mol 1 mol 4 F q = 0,01234 F 3,085×10‒3 mol Resolución : n = P ∙ V R ∙ T H2O() q = 4×3,085×10‒3 F 𝑛O2 = 755×0,076 62,4(25+273) 998 934 689Oscar Jacinto Cahuana 26/02/2023 5 09. La bauxita es un mineral con alto contenido de alúmina (Aℓ2O3) y que se encuentra en depósitos en diversas áreas alrededor del mundo. El proceso Hall se usa para obtener aluminio a partir de la bauxita purificada. En la parte final del proceso se hace una electrólisis de A(ℓ) 3+ . ¿Cuánto es la masa, en gramos, de aluminio producido al hacer pasar a través de la sal fundida una corriente eléctricacontinua de 30 A durante 5 h? Masa molar (Aℓ) = 27 g/mol A) 75,54 B) 50,36 C) 37,77 D) 25,18 E) 13,98 Resolución : : A(ℓ) 3+ → A(s)+ 3 e− 0 I= 30 A t = 5 h ¿mAℓ? g = m.A. = 27 g mol = 5×3 600 s 1° : mAℓ = mA θ × I ∙ t 96 500 𝟐𝟕 𝟑 mAℓ = × 𝟑𝟎⨯𝟓⨯𝟑 𝟔𝟎𝟎 𝟗𝟔 𝟓𝟎𝟎 = 50,36 g 998 934 689Oscar Jacinto Cahuana 10. La electrocardiografía es un procedimiento que determina la actividad eléctrica del corazón, para lo cual se colocan electrodos de plata en diversas partes del cuerpo. Para el diseño de dichos electrodos, se sumerge un botón metálico en una solución de nitrato de plata, AgNO3, utilizando al botón como cátodo y un electrodo de platino como ánodo. Al respecto, ¿cuál de las siguientes proposiciones es (son) incorrecta(s)? Masa molar (Ag) = 108 g/mol I. El botón es el electrodo negativo, y sobre él se deposita plata metálica. II. En el ánodo, los iones nitrato se oxidan formando oxígeno gaseoso. III. Al circular 10 mA de corriente durante 965 s, se producen 108 mg de plata. A) Solo II B) I y II C) Solo III D) II y III E) Solo I Resolución : 998 934 689Oscar Jacinto Cahuana : I. El botón es el cátodo, el cual esta electrizado negativamente, hacia él fluyen los cationes. 𝐀𝐠(𝐚𝐜) 𝟏+ → 𝐀𝐠(𝐬)+ 𝐞− 𝐀𝐠(𝐚𝐜) 𝟏+𝐀𝐠𝐍𝐎𝟑(𝐚𝐜) ∙ + 𝐍𝐎𝟑(𝐚𝐜) 𝟏− II. → O2(g) + 4 H(ac) + + 4 𝐞−2H2O(ℓ) Los iones nitrato, 𝐍𝐎𝟑 𝟏−, fluyen hacia el ánodo, el cual, es el electrodo de platino. Dichos iones no se oxidan, son iones espectadores, la especie que se oxida es el oxígeno del agua. III. Según la 1° Ley de Faraday, la masa de plata depositada en el cátodo es : mAg = mA θ × I ∙ t 96 500 𝟏𝟎𝟖 𝟏 mAg = × 𝟎,𝟎𝟏⨯𝟗𝟔𝟓 𝟗𝟔 𝟓𝟎𝟎 = 0,0108 g mAg = 10,8×10‒3 g = 10,8 mg 26/02/2023 6 231 600 C 2×96 500 C 11. Se hace circular una corriente de 60 A durante 3,86×103 segundos, a través de una solución que contiene cloruro de magnesio fundido, según la ecuación química: MgCℓ2(ℓ) → Mg(s) + Cℓ2(g) ¿Cuánto es la masa de magnesio (en gramos) y el volumen de cloro (en mililitros) a condiciones normales? Datos: Masa molar (Mg) = 24 g/mol ; 1 F = 96 500 C/mol 𝐞− A) 57,6 - 2,68×104 B) 14,4 - 2,68×104 C) 28,8 - 2,68×104 D) 28,8 - 5,36×103 E) 14,4 - 5,36×103 Resolución : : 𝐌𝐠(ℓ) 𝟐+ →𝐌𝐠(𝐬)+ 2 𝐞− I= 60 A t = 3,86×103 s ¿ ? g q = I t = 60×3,86×103 A s = 231 600 C 1° , : mMg = mA θ × q 96 500 𝟐𝟒 𝟐 mMg = × 𝟐𝟑𝟏 𝟔𝟎𝟎 𝟗𝟔 𝟓𝟎𝟎 = 28,8 g = (V) : 𝐂(ℓ) 𝟏− → 𝐂𝟐(𝐠) + 2 𝐞−2 22,4 L V = 26,88 L V 103 mL 1 L 998 934 689Oscar Jacinto Cahuana V = 2,688×104 mL 5 790 C 4×96 500 C 12. Los recubrimientos con cromo son ampliamente utilizados en la industria aeronáutica y automotriz, debido a que el cromado les otorga a los materiales mayor resistencia a la corrosión y con ello mayor durabilidad. En una planta de cromado un técnico recubre un accesorio de baño con 1,04 g de cromo, empleando como electrolito una solución acuosa de sulfato de cromo (III), Cr2(SO4)3. ¿Cuánto es el volumen, en litros, del gas desprendido en el ánodo, medido a condiciones normales? Datos: Masa molar (Cr) = 52 ; 1 F = 96 500 C/mol 𝐞− A) 3,36×10‒2 B) 1,68×101 C) 3,36×10‒1 D) 1,68×10‒1 E) 3,36×102 Resolución : : 𝐂𝐫(𝐚𝐜) 𝟑+𝐂𝐫𝟐(𝐒𝐎𝟒)𝟑(𝐚𝐜) ∙ + 𝐒𝐎𝟒(𝐚𝐜) 𝟐− : 𝐂𝐫(𝐚𝐜) 𝟑+ → 𝐂𝐫(𝐬)+ 𝐞− 3×96 500 C 52 g 1,04 gq ÷50÷50 q = 𝟑×𝟗𝟔𝟓𝟎𝟎 𝟓𝟎 = 5 790 C 998 934 689Oscar Jacinto Cahuana , 𝐒𝐎𝟒 𝟐− , ; : → O2(g)+ H(ac) + + 4 𝐞−2 4H2O(ℓ) 22,4 L V = 0,336 L V = 3,36×10‒1 L 26/02/2023 7 4×96 500 C 965 000 C 13. La electrorrefinación es un procedimiento electrolítico, mediante el cual se eleva la pureza de un metal. Por ejemplo, en una de las etapas del proceso de obtención del plomo a partir de la galena (PbS), se realiza la electrorrefinación, para lo cual se hace pasar corriente eléctrica sobre una solución acuosa de sulfato de plomo (PbSO4). Si por electrodeposición se producen 1 035 g de plomo en el cátodo, ¿cuánto es la presión, en atm, que ejerce el gas oxígeno desprendido en el ánodo, cuando es almacenado en un recipiente de 50 L a una temperatura de 27 °C. Datos: Masa molar (Pb) = 207g/mol A) 1,23 B) 2,46 C) 3,69 D) 4,92 E) 6,15 : 𝐏𝐛(𝐚𝐜) 𝟐+𝐏𝐛𝐒𝐎𝟒(𝐚𝐜) ∙ + 𝐒𝐎𝟒(𝐚𝐜) 𝟐− , : 𝐏𝐛(𝐚𝐜) 𝟐+ → 𝐏𝐛(𝐬)+ 𝐞− 2×96 500 C 207 g 1 035 gq ×5×5 q = 2×96 500×5 C = 965 000 C Resolución : : → O2(g) + 4 H(ac) + + 4 𝐞−2H2O(ℓ) 1 mol n = 2,5 mol O2(g) n (P) : 2,5 = P ⨯ 50 0,082 ⨯(27 + 273) P = 1,23 atm n = P ∙ V R ∙ T 998 934 689Oscar Jacinto Cahuana 14. En un laboratorio de investigación de la UNMSM, se replica el funcionamiento industrial de 2 celdas electrolíticas conectadas en serie, una de ellas contiene una solución acuosa de cloruro de cobre (II), CuCℓ2, y la otra contiene una solución acuosa de nitrato de plata, AgNO3, luego de un determinado tiempo se produce 127 gramos de cobre, ¿cuánto es la masa de plata, en gramos, depositada en la otra celda. Datos: Masa molar (g/mol): Cu = 63,5 ; Ag = 108 A) 2,16×101 B) 2,16×102 C) 4,32×101 D) 4,32×102 E) 4,32×103 Resolución : (+) (‒) 𝐀𝐠𝐍𝐎𝟑(𝐚𝐜) 𝐞− 𝐞− 𝐞− 𝐀𝐠(𝐚𝐜) 𝟏+ 𝐍𝐎𝟑(𝐚𝐜) 𝟏− 𝐂𝐮(𝐚𝐜) 𝟐+ 𝐂(𝐚𝐜) 𝟏− 𝐂𝐮𝐂𝟐(𝐚𝐜) 998 934 689Oscar Jacinto Cahuana 2° : #Equivalente (Ag) = #Equivalente (Cu) 𝑚Ag 108 × 1 = 𝑛Ag ×θAg = 𝑛Cu ×θCu mAg = 432 g 127 63,5 × 2 𝑚Ag m.A.(Ag) ×θAg = 𝑚Cu m.A.(Cu) ×θCu = 4,32×102 g 26/02/2023 8 Semicelda de reducción Zn(s) → Zn(ac) 2+ + 2 𝐞− Cu(ac) 2+ + 2 𝐞− → Cu(s) Ɛoxidación o = +0,76 V Ɛreducción o = +0,34 V 2. Sea la reacción neta de la celda : Zn(s) + Cu(ac) 2+ → Zn(ac) 2+ + Cu(s) Su representación abreviada es : Zn(s)│ Zn(ac) 2+ (1 M) ││ Cu(ac) 2+ (1 M) │ Cu(s) ÁNODO (oxidación) CÁTODO (reducción) 4. (Ɛ°) (f.e.m.) La diferencia de potencial entre los dos electrodos de una celda, proporciona la fuerza motriz que empuja o provoca el movimiento de los electrones a lo largo del circuito externo. ECelda ° = EReducción ° + EOxidación ° 0,34 V + 0,76 V =+1,10 V 1. Semicelda de oxidación ECelda ° = 998 934 689Oscar Jacinto Cahuana Fue inventada en 1 836 por el químico británico, John Frederick Daniell, que buscaba una forma de evitar el problema de polarización de la celda voltaica. 14. La siguiente gráfica muestra una celda galvánica Zn-Cu en funcionamiento. Al respecto, indique la secuencia correcta después de indicar si las proposiciones son verdaderas (V) o falsas (F). I. Los electrones fluyen desde el electrodo de cinc hacia el cobre. II. La membrana porosa actúa como medio para el flujo de iones. III. El cobre actúa como ánodo. A) VFV B) VFF C) VVF D) FFF E) VVV Resolución : : I. En toda celda galvánica o celda voltaica, los electrones fluyen desde el ánodo (‒), electrodo de Zn(s), hacia el cátodo (+), electrodo de Cu(s). II. La membrana porosa, actúa como si fuese un puente salino, el cual, permite el contacto directo entre las 2 semiceldas de modo que se cierra el circuito. 998 934 689Oscar Jacinto Cahuana El puente salino mantiene la neutralidad eléctrica de las semiceldas al dejar fluir iones a través de su masa. III. El electrodo de Cu(s) es el cátodo, porque hacia él ingresan los electrones, que provocan la reducción de los iones cúprico, Cu2+. 𝐂𝐮(𝐚𝐜) 𝟐+ → 𝐂𝐮(𝐬)+ 2 𝐞− 26/02/2023 9 15. En una celda galvánica, la corriente se produce cuando los electrones fluyen externamente a través del circuito desde el ánodo al cátodo debido a una diferencia en la energía potencial entre los dos electrodos en la celda electroquímica. Si una celda galvánica se representa por: 𝐂𝐫(𝐬) | 𝐂𝐫 𝐚𝐜 𝟑+ ‖ 𝐀𝐠 𝐚𝐜 + | 𝐀𝐠 𝐬 Señale las proposiciones verdaderas (V) o falsas (F) según corresponda. I. En la semicelda que ocurre la oxidación, existe iones plata, Ag+. II. La semirreacción que ocurre en el cátodo es: Ag(ac) + + e− → Ag(s) III. La reacción neta o global es: Cr ac 3+ + 3 Ag(s) → Cr(s) + 3 Ag ac + A)VVV B) VFF C) VFV D) FVF E) FFF Resolución : I. El ánodo se encuentra en la semicelda de oxidación y contiene iones crómico, Cr𝟑+. II. El cátodo se encuentra en la semicelda de reducción, cuya semirreacción provocada es : III. (‒) Semicelda de oxidación Cr(s) → Cr(s) + 3 e− (+) Semicelda de reducción Ag(ac) + e− → Ag(s)3 3 3 + Cr(s) + 3 Ag ac 1+ → Cr ac 3+ + 3 Ag(s) 998 934 689Oscar Jacinto Cahuana Ag(ac) 1+ + e− → Ag(s) Cr(s) → Cr(ac) 3+ + 3 e− 16. Es físicamente imposible medir el potencial de un solo electrodo, solo se puede medir la diferencia entre los potenciales de dos electrodos diferentes. Dados los siguientes potenciales estándar de reducción: Cu(ac) 2+ + 2 e− → Cu(s) E° = + 0,34 V Zn(ac) 2+ + 2 e− → Zn(s) E° = ‒ 0,76 V Ag(ac) + + 1 e− → Ag(s) E° = + 0,80 V Señale el mejor agente oxidante A) Ag B) Cu2+ C) Ag+ D) Zn E) Zn2+ Ag(ac) + 1 e− → Ag(s) ERed. ° = + 0,80 V Cu(ac) + 2 e− → Cu(s) ERed. ° = +0,34 V Zn(ac) + 2 e− → Zn(s) ERed. ° = ‒0,76 V 𝐄𝐑𝐞𝐝𝐮𝐜𝐜𝐢ó𝐧 ° , 𝐀𝐠+ > 𝐂𝐮𝟐+ > 𝐙𝐧𝟐+ Resolución : 998 934 689Oscar Jacinto Cahuana 26/02/2023 10 17. Cuando conocemos el potencial estándar para cualquier media reacción, podemos obtener el valor del potencial estándar de muchas otras medias reacciones midiendo el potencial estándar de la celda correspondiente. La siguiente tabla presenta algunos valores de potenciales estándar de reducción: Semireacción: E° (V) Zn(ac) 2+ + 2 e− → Zn(s) ‒ 0,76 Mg(ac) 2+ + 2 e− → Mg(s) ‒ 2,36 2 H(ac) + + 2 e− → H2(g) 0,00 C2(g) + 2 e− → 2 C(ac)− + 1,36 Br2(ℓ) + 2 e− → 2 Br(ac)− + 1,07 ¿Cuál de las especies mostradas es el mejor agente reductor? A) Mg(ac) 2+ B) Mg(s) C) H2(g) D) C2(g) E) C(ac) − Mg(s) → Mg(ac) + 2 e− EOxid. ° =+ 2,36 V Zn(s) → Zn(ac) + 2 e− EOxid. ° =+ 0,76 V 2H(ac) + 2 e− → H2(g) EOxid. ° = 0,00 V 2 Br(ac) → Br2(ℓ) + 2 e− EOxid. ° = ‒ 1,07 V 2 C(ac) → C2(g) + 2 e− EOxid. ° = ‒ 1,36 V 𝐌𝐠(𝐬) 998 934 689Oscar Jacinto Cahuana , . Resolución : 𝐄𝐎𝐱𝐢𝐝𝐚𝐜𝐢ó𝐧 ° , , , ECelda ° = ‒ 18. A través de la historia se han diseñado diversas celdas galvánicas, siendo las más conocidas la pila seca de Leclanché, los acumuladores de plomo, las baterías de mercurio, entre otros. Sin embargo, dichas celdas tienen diversas desventajas tales como la acumulación de gases, riesgos de explosión, baja eficiencia, entre otros. Debido a ello en los últimos años se han propuesto diversas celdas que superen estas deficiencias, tales como las baterías zinc - bromo, con los siguientes potenciales de reducción: Zn(ac) 2+ + 2 e− → Zn(s) E° = ‒ 0,76 V Br2(ℓ) + 2 e− → 2 Br(ac) − E° = + 1,06 V Al respecto, ¿cuánto es el potencial estándar de la celda zinc - bromo, en voltios? A) +0,30 B) ‒0,91 C) +0,91 D) ‒1,82 E) +1,82 , , 𝐄𝐑𝐞𝐝𝐮𝐜𝐜𝐢ó𝐧 ° . 𝐄𝐑𝐞𝐝𝐮𝐜𝐜𝐢ó𝐧 ° , . : ECelda ° = EReducción ° (cátodo) ‒ EReducción ° (ánodo) (+ 1,06 V) (‒ 0,76 V) Resolución : 998 934 689Oscar Jacinto Cahuana + 1,82 V ECelda ° > 0 Reacción espontánea ECelda ° = + 1,06 V + 0,76 V = 26/02/2023 11 19. La NASA, en 1 973, diseñó la celda galvánica hierro - cromo, la cual fue el primer dispositivo electroquímico destinado a la producción de energía eléctrica en una futura base lunar. En un laboratorio de electroquímica se diseña dicha celda simulando las condiciones de la luna, utilizando electrodos de hierro y cromo, con los siguientes potenciales: Cr(ac) 2+ + 2 e− → Cr(s) E° = ‒ 0,91 V Fe(ac) 2+ + 2 e− → Fe(s) E° = ‒ 0,44 V Al respecto, seleccione la secuencia correcta de verdadero (V) o falso (F) en las siguientes proposiciones. I. El electrodo de hierro es el ánodo y el de cromo es el cátodo. II. El diagrama de celda es: Cr(s)/Cr ac 2+ // Fe(ac) 2+ /Fe(s) III. El potencial estándar de celda es: +1,35 V A) VFF B) VVV C) FVV D) VFV E) FVF Resolución : : En una celda galvánica, al cátodo (Fe) le corresponde la semirreacción de mayor 𝐄𝐑𝐞𝐝𝐮𝐜𝐜𝐢ó𝐧 ° . En cambio al ánodo (Cr) le corresponde la semirreacción de menor 𝐄𝐑𝐞𝐝𝐮𝐜𝐜𝐢ó𝐧 ° . I. II. Cr(s) / Cr(ac) 2+ // Fe(ac) 2+ /Fe(s) ÁNODO (oxidación) CÁTODO (reducción) III. ECelda ° = ‒ ECelda ° = EReducción ° ( ) ‒ EReducción ° ( ) + 0,47 V ECelda ° > 0 Reacción espontánea (‒ 0,44 V) (‒ 0,91 V) 998 934 689Oscar Jacinto Cahuana ECelda ° = ‒ 0,44 V + 0,91 V = El aluminio (Aℓ) reacciona muy rápidamente con el oxígeno, lo que da lugar a una fina capa de óxido de aluminio, Aℓ2O3, en su superficie externa, que evita que llegue más oxígeno al metal y, por tanto, lo protege del medio ambiente. 20. Un estudiante analiza los potenciales de reducción del aluminio y hierro: Aℓ3+ + 3 e– → Aℓ E° = – 1,66 V Fe2+ + 2 e– → Fe E° = – 0,44 V De su análisis deduce que el aluminio debería corroerse más fácilmente que el hierro y, siendo así, una lata hecha de aluminio con gaseosa debería corroerse más rápidamente. Por lo tanto, las latas de gaseosa deberían hacerse de hierro. Sin embargo, esto no ocurre así. ¿Cuál es la razón por la cual ese proceso de corrosión no se observa en las latas de aluminio? A) El aluminio es pintado con alguna capa de barniz B) El potencial de oxidación del aluminio es muy bajo C) El líquido de una gaseosa no es un medio corrosivo D) Se forma carbonato de aluminio insoluble, Aℓ2(CO3)3, sobre el metal y lo protege. E) Debido a la capa de óxido de aluminio, Aℓ2O3, que se forma en la superficie del metal y lo protege. Resolución : El aluminio (Aℓ) , realmente lo hace a una gran velocidad. Aparentemente presenta un aspecto limpio, metálico y brillante; este fenómeno químico y metalúrgico se denomina . 998 934 689Oscar Jacinto Cahuana 26/02/2023 12 Santiago1:5 Proverbios 2:6
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