Una corriente de 5 A circula en una celda electrolítica conteniendo CuCl2 fundido
durante 300 min y se depositan en ese tiempo 29,6 g de cobre metálico en el electrodo
correspondiente.
a) Escriba la ecuación de disociación de CuCl2 ajustada. Indique las reacciones que tienen lugar
en el ánodo y en el cátodo.
b) Determine la masa atómica del cobre.
c) Calcule los gramos de plata que se depositarán en el cátodo de una celda electrolítica que
contiene AgCl fundido conectada a la del enunciado con la misma intensidad de corriente.
Respuestas
Respuesta:
Explicación:
a) CuCl2 → Cu(2+) + 2 Cl(-)
Ánodo (+): 2 Cl(-) → Cl2 + 2 e(-)
Cátodo (-): Cu(2+) + 2 e(-) → Cu
Sumando las dos semirreacciones obtenemos la reacción global:
CuCl2 → Cl2 + Cu
b) Para hallar la masa atómica del Cu hacemos lo siguiente:
Sabiendo que la carga de 1 electrón vale 1.6 · 10^(-19) C, 1 mol de electrones tendrá una carga, que llamaremos Faraday, F, de
F = 1.6·10^(-19) · 6.02·10^23 = 96500 C (aprox).
Para depositarse el Cu tiene que pasar de Cu(2+) a Cu(0) y para eso hacen falta 2 electrones, lo que significa que para depositar 1 mol de Cu(2+) harán falta 2 mol de electrones, es decir, 2 F o 2·96500 C
Recordemos que la masa molar M del Cu es la masa de 1 mol de Cu; por tanto, podemos establecer la siguiente proporción (regla de tres):
Si (2·96500) C depositan M g de Cu (1 mol)
(I·t) C depositarán x g de Cu
x = 29.6 = 5 · (300 · 60) · M / (2 · 96500)
Hemos puesto los 300 min en s: 300 · 60
M = 29.6 · 2 · 96500 / (5 · 300 · 60) = 63.5 g/mol
y como la masa molar del Cu es numéricamente igual a su masa atómica expresada en g, la masa atómica del Cu será 63.5 u.
Todo esto se puede hacer mucho más rápido recordando las leyes de Faraday:
m = Q·M / F·z
en la que z es el número de electrones que se ponen en juego en la reacción, que en este caso son 2.
c)
AgCl → Ag(+) + Cl(-)
Ánodo: 2 Cl(-) → Cl2 + 2 e(-)
Cátodo: Ag(+) + e(-) → Ag
Es necesario multiplicar la semirreacción catódica por 2 para igualar el número de electrones:
Ánodo: 2 Ag(+) + 2 (e-) → 2 Ag
Si sumamos las dos semirreacciones obtenemos la reacción global:
2 Cl(-) + 2 Ag(+) → Cl2 + 2 Ag
Tenemos que conocer el tiempo, así que suponemos que la celda funciona el mismo tiempo, 300 min · 60 s/min = 18000 s
Entonces,
m = Q·M / F·z
Q = I·t
m = I·t·M / F·z
En este caso, M = 107.9 y z = 1 (aunque en el ajuste aparecen 2 electrones, también se forman 2 átomos de Ag, así que para 1 mol de Ag solo hace falta 1 electrón.
m = 5 · 18000 · 107,9 / (96500 · 1) = 100.6 g de Ag
- La ecuación de disociación:
CuCl2(l) → Cu2+(aq) + 2Cl-(aq)
En el ánodo:
Cu2+(aq) → Cu(s) + 2e-
En el cátodo:
2Cl-(aq) + 2e- → Cl2(g)
- La masa atómica del cobre es de 63,546 g/mol.
Gramos de plata
Los 5 A de corriente son una cantidad de electrones de 5 C. Los 29,6 g de cobre metálico que se depositan en el electrodo correspondiente son igual a 5 mol de cobre. 1 mol de cobre tiene aproximadamente 63,5 g. 2,5 g de plata se depositarán en el cátodo de una celda electrolítica que contiene AgCl fundido conectada a la del enunciado con la misma intensidad de corriente.
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