B.5 (2 puntos) Responda las siguientes cuestiones a partir de la reacción de oxidación-reducción (no ajustada): Cu2+ (ac) + H2O → Cu (s) + O2 (g). ...

Respuesta

a) La reacción se produce de forma espontánea porque el potencial de reducción estándar del oxígeno (1,23 V) es mayor que el potencial de reducción estándar del cobre (0,34 V).

b) Las semirreacciones de oxidación y reducción son las siguientes:

Oxidación: Cu2+ (ac) + 2 e- → Cu (s)
Reducción: O2 (g) + 4 H+ (ac) + 4 e- → 2 H2O (l)

El cobre se deposita en el cátodo, mientras que el oxígeno se desprende en el ánodo.

c) La cantidad de cobre depositada se puede calcular a partir de la siguiente expresión:

m = It/nF

donde:

• m es la masa de cobre depositada (g)
• I es la intensidad de la corriente (A)
• t es el tiempo (s)
• n es el número de electrones transferidos en la reacción (n = 2)
• F es la constante de Faraday (96485 C/mol)

Sustituyendo los valores dados en el enunciado, obtenemos:

m = 0,50 A * 2400 s * 2/96485 C/mol * 63,5 g/mol
m = 2,22 g

Por lo tanto, la cantidad de cobre depositada es de 2,22 g.

Explicación detallada

a) El potencial de reducción estándar del oxígeno (1,23 V) es mayor que el potencial de reducción estándar del cobre (0,34 V). Esto significa que el oxígeno tiene mayor tendencia a reducirse que el cobre. Por lo tanto, la reacción se producirá de forma espontánea, ya que la energía libre estándar de la reacción será negativa.

b) La semirreacción de oxidación es la reacción en la que un elemento se oxida, es decir, pierde electrones. En este caso, el cobre se oxida de Cu2+ a Cu.

La semirreacción de reducción es la reacción en la que un elemento se reduce, es decir, gana electrones. En este caso, el oxígeno se reduce de O2 a H2O.

El cobre se deposita en el cátodo, que es el electrodo donde se produce la reducción. El oxígeno se desprende en el ánodo, que es el electrodo donde se produce la oxidación.

c) La cantidad de cobre depositada se puede calcular a partir de la expresión:

m = It/nF

donde:

• m es la masa de cobre depositada (g)
• I es la intensidad de la corriente (A)
• t es el tiempo (s)
• n es el número de electrones transferidos en la reacción (n = 2)
• F es la constante de Faraday (96485 C/mol)

Sustituyendo los valores dados en el enunciado, obtenemos:

m = 0,50 A * 2400 s * 2/96485 C/mol * 63,5 g/mol
m = 2,22 g

Por lo tanto, la cantidad de cobre depositada es de 2,22 g.