A.5 (2 pontos) Responda las siguientes cuestiones: a) Se construye una pila galvánica con los electrodos Zn2+/Zn y Fe2+/Fe. Escriba las semirreacci...

Respuestas:

a)

Semirreacción del ánodo:

Zn → Zn2+ + 2e–

Semirreacción del cátodo:

Fe2+ + 2e– → Fe

Potencial de la pila:

E = E0(Zn2+/Zn) – E0(Fe2+/Fe) = –0,76 – (–0,44) = –0,32 V

Explicación:

La semirreacción del ánodo es la reacción de oxidación del zinc, que pierde dos electrones para formar Zn2+. La semirreacción del cátodo es la reacción de reducción del Fe2+, que gana dos electrones para formar Fe. El potencial de la pila es la diferencia de los potenciales estándar de las dos semirreacciones.

b)

Ecuación ajustada:

Zn + 2HNO3 → Zn(NO3)2 + H2

Cálculo del rendimiento:

Rendimiento = (masa real/masa teórica) × 100%
Rendimiento = (317,5 × 0,9/65,4 × 2) × 100% = 80%
Masa teórica = 65,4 × 2/0,9 = 181,3 g
Masa real = 317,5 g

Cálculo del volumen de hidrógeno:

n(H2) = m(Zn)/M(Zn) × 2 = 317,5/65,4 × 2 = 8,6 mol
V(H2) = n(H2) × R × T/p = 8,6 × 0,082 × 298/1 = 16,7 L

Explicación:

El rendimiento es la relación entre la masa real de zinc que se ha consumido y la masa teórica que se habría consumido si la reacción hubiera sido completa. La masa teórica se calcula a partir de la estequiometría de la reacción ajustada.

El volumen de hidrógeno se calcula a partir de la cantidad de moles de hidrógeno producidos. La cantidad de moles de hidrógeno se calcula a partir de la masa real de zinc que se ha consumido y la masa molar del zinc. El volumen de hidrógeno se calcula a partir de la cantidad de moles de hidrógeno, la constante de los gases ideales, la temperatura y la presión.

Puntuación:

• a): 1 punto
• b): 1 punto
• Total: 2 puntos

Comentarios:

En la respuesta a a), se podría haber indicado que la semirreacción del ánodo es una reacción de oxidación, ya que el zinc se oxida de Zn a Zn2+. En la respuesta a b), se podría haber indicado que la masa teórica se calcula a partir de la relación estequiométrica entre el zinc y el hidrógeno en la reacción ajustada.