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littlewing
Nivel 2
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Registrado: 05 Mar 2012
Mensajes: 12
Ubicación: Capital Federal
Carrera: Industrial
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Este es uno de los dos ejercicios que tomaron en el Coloquio de Quimica, el segundo ejercicio era uno de cinetica mezclado con termoquimica muy parecido al que aparece en los adicionales.
Se dispone de una pila alcalina para producir la deposicion electrolitica de Cr+++ sobre una lamina de Hierro.
Las reacciones que tienen lugar en la pila son:
2MnO2+2H2O+2e----->2MnO(OH)+2OH-
Zn+2OH----->Zn(OH)2+2e
En la cuba electrolitica hay inicialmente 400cm3 de Cr2(SO4)3 1,5M a Ph=0.
Si se cubre una superficie de 100 cm2 con un espesor de 0,008mm en 3hs se pide:
a)Esquema completo de la instalacion (electrolisis y pila)
b)Fem inicial requerida de la pila
c)Masa de Zn que se consume de la pila
d)Cantidad de electricidad que circulo
DATOS:
E Cr+++/ Cr= -0,74v
Masa molar Zn=65,4
Masa molar Cr=52,0
Densidad Cr=7,14 g/cm3
E O2/H2O=0,40v
Espero que les sirva! y si alguien puede subir alguna resolucion estaria buenisimo.
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Atenea
Nivel 6
Registrado: 04 Mar 2011
Mensajes: 256
Carrera: Industrial
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| littlewing escribió:
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Este es uno de los dos ejercicios que tomaron en el Coloquio de Quimica, el segundo ejercicio era uno de cinetica mezclado con termoquimica muy parecido al que aparece en los adicionales.
Se dispone de una pila alcalina para producir la deposicion electrolitica de Cr+++ sobre una lamina de Hierro.
Las reacciones que tienen lugar en la pila son:
2MnO2+2H2O+2e----->2MnO(OH)+2OH-
Zn+2OH----->Zn(OH)2+2e
En la cuba electrolitica hay inicialmente 400cm3 de Cr2(SO4)3 1,5M a Ph=0.
Si se cubre una superficie de 100 cm2 con un espesor de 0,008mm en 3hs se pide:
a)Esquema completo de la instalacion (electrolisis y pila)
b)Fem inicial requerida de la pila
c)Masa de Zn que se consume de la pila
d)Cantidad de electricidad que circulo
DATOS:
E Cr+++/ Cr= -0,74v
Masa molar Zn=65,4
Masa molar Cr=52,0
Densidad Cr=7,14 g/cm3
E O2/H2O=0,40v
Espero que les sirva! y si alguien puede subir alguna resolucion estaria buenisimo.
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Hola! Tengo que dar el final en estos días con lo cual te propongo la solución que se me ocurre ahora, que puede estar mal. Es lo que hubiese hecho yo. Cualquier cosa, si vos hiciste otra cosa contame así comparamos.
Insisto, puede estar muy mal esto!
A - Esquema de la Instalación
No coloco los puentes salinos para que no quede desprolijo y se entienda.
De los electrodos que no son dato, puse uno de Pt (o cualquier inerte), y de Zn y Mn para que después se me simplifiquen las cuentas del B.
No estoy segura de que sea así el esquema. Me resulta confuso y con los datos no se me ocurre otra cosa para hacer.
B - Del modo en que armé la instalación, la diferencia de potencial entre los extremos (FEM de la pila), es la misma que la suma de las FEM de las otras pilitas que se formaron. No importa el camino que tomes, siempre la diferencia de potencial entre dos puntos es la misma.
Entonces:
![[tex]\Delta{E_{Mn}} - \Delta{E_{Zn}} = \Delta{E_{Zn}} - \Delta{E_{O_2}} +\Delta{E_{Cr}} - \Delta{E_{Mn}}[/tex]](images/latex/edde22ea40c4932ae8015b956aa915db4d0c634f_0.png "[tex]\Delta{E_{Mn}} - \Delta{E_{Zn}} = \Delta{E_{Zn}} - \Delta{E_{O_2}} +\Delta{E_{Cr}} - \Delta{E_{Mn}}[/tex]")
Y te queda una ecuación de la que obtenés la FEM que te piden.
Ojo, lo resolví numéricamente, pero no me da lo mismo que si restara los potenciales de reducción estándar que no son dato, pero no se me ocurre otro modo.
C - Este lo calculé sacando el volumen de cromo obtenido (superficie por espesor) y con el dato de la densidad saqué la masa de Cromo obtenida.
Como cada un mol de Cromo que se obtiene, se consume un mol de Zn, hice reglas de tres y saqué la masa.
D - Calculé la corriente I valiéndome del dato de la masa de Zn consumida en el punto anterior. Busqué la cantidad de carga q a la que equivale esa masa. El tiempo eran las tres horas.
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littlewing
Nivel 2
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Registrado: 05 Mar 2012
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Ubicación: Capital Federal
Carrera: Industrial
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Respondo re tarde, pero porque recién ahora entendí bien el ejercicio y lo tengo resuelto. Acá dejo la resolución.
Para la electrólisis:
Ecuación Redox
Cr3+ (aq) + 3e- -> Cr (s)
O2(g) + 4 H+(aq) + 4 e- -----> 2 H2O (l)
Datos importantes para la ecuación de Nernst:
[Cr3+] = 3 M
pO2(g) = 0,21 atm (la cuba está expuesta al aire atmosférico, que es 21 % oxígeno)
[H+] = 1 M (dato del pH = 0)
Ecatodo = E0catodo – R·T/n·F·ln(1/[ Cr3+])
= -0,74V – 8,314 J/K·mol · 298 K / 3·96500 C/mol ·ln (1/3)
= -0,73 V
Eanodo = E0anodo – R·T/n·F·ln(1/[ H+]4·p O2)
= 0,40V – 8,314 J/K·mol · 298 K / 4·96500 C/mol ·ln (1/14·0,21)
= 0,39 V
ΔE = Ecatodo - Eanodo = E0catodo – R·T/n·F·ln(1/[ Cr3+]) - E0anodo + R·T/n·F·ln(1/[ H+]4·p O2) =
= - 1,14 V
Para el item c)
Te da la superficie y el espesor, con lo que calculás el volumen, y luego la masa de Cr depositado.
VCr = 100 cm2·0,0008 cm = 0,08 cm3
mCr = VCr·δCr = 0,08 cm3 · 7,14 g/ cm3 = 0,57 g de Cr
Con este dato podemos calcular el nº de moles de Cr, y con eso el nº de electrones que circularon:
nCr = m Cr/MrCr = 0,57 g / 52,0 g/mol = 0,011 mol Cr3+
ne- = 0,011 mol · 3 = 0,030 mol e-
Este nº de electrones nos va a dar los moles de Zn2+ que se oxidaron en la pila, según la reacción:
Zn0+2OH- -->Zn(OH)2+2e-
nZn = ne- /2 = 0,015 mol Zn
Y con el nº de moles podemos obtener la masa que se oxidó
mZn = nZn · MrZn = 0,963 g Zn
Para el item d)
El nº de electrones nos va a dar la carga total en 3 horas:
q = ne- · F = 0,033 mol e- · 96500 c/mol = 3180 c
lo cual nos da la intensidad de corriente media que circuló:
I = q/t = 3180 c / 3·3600 s = 0,3 A
Espero que sirva! y que en esta fecha de final no nos maten a todos, quiero sacarme de encima esta materia YA.
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littlewing
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| El esquema es una pila con un electrodo de Zn en la cuba anodica y uno de MnO(OH) en la cuba catodica. La pila esta conectada a una electrolisis con solución de Cr2(SO4)3 y electrodos de Hierro (ya que se quiere obtener la deposición electrolítica de Cromo sobre dichas laminas). Lo que si no estoy segura, pero vi que muchos lo habían hecho así ( y creo que esta bien) es que en vez de conectar el electrodo con polaridad negativa de la pila con el electrodo con polaridad positiva de la electrolisis, conectas positivo con positivo porque la electrolisis tiene las polaridades invertidas.
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