Exercici 6 · Química Bàsica Ii UB 2016

Tema: Electroquímica: piles, equació de Nernst i electròlisi · Del examen Examen final - Gener 2016 (2016)

Enunciado

Exercici 6 (16 punts). Pila galvànica crom-estany

A 25 °C es munta una pila galvànica formada per un elèctrode de crom metàl·lic de 5 g submergit en una solució de CrCl3\mathrm{CrCl_3} i un elèctrode d'estany metàl·lic de 10 g submergit en una solució de SnSO4\mathrm{SnSO_4} 0,15 M. Les dues semicel·les es troben connectades per un pont salí de KCl\mathrm{KCl} 1 M. La força electromotriu mesurada de la pila és de 0,615 V.

Dades:

E∘(Cr3+/Cr)=−0,74 VE^\circ(\mathrm{Cr^{3+}/Cr}) = -0{,}74\text{ V}; E∘(Sn2+/Sn)=−0,14 VE^\circ(\mathrm{Sn^{2+}/Sn}) = -0{,}14\text{ V}; E∘(Al3+/Al)=−1,66 VE^\circ(\mathrm{Al^{3+}/Al}) = -1{,}66\text{ V}; Kps[Cr(OH)3]=3,0⋅10−29K_{\mathrm{ps}}[\mathrm{Cr(OH)_3}] = 3{,}0 \cdot 10^{-29} a 25 °C.

a.

Escriviu les semireaccions d'ànode i càtode, així com la reacció global de la pila.

b.

Representeu l'esquema estàndard de la cel·la electroquímica.

c.

Calculeu el potencial estàndard de la pila (E∘E^\circ) i la constant d'equilibri de la reacció redox a 25 °C.

d.

Trobeu la concentració molar inicial d'ió crom(III) a la dissolució anòdica.

e.

Raoneu com influirien en la diferència de potencial de la pila cadascuna de les modificacions següents respecte a la configuració original:

Enunciado: Exercici 6 · Química Bàsica Ii UB 2016

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

a. Semireacció de l'ànode (oxidació)

Solución: Cr(s)→Cr3+(aq)+3 e−\mathrm{Cr(s) \rightarrow Cr^{3+}(aq) + 3\,e^-}

a. Semireacció del càtode (reducció)

Solución: Sn2+(aq)+2 e−→Sn(s)\mathrm{Sn^{2+}(aq) + 2\,e^- \rightarrow Sn(s)}

a. Reacció redox global

Solución: 3 Sn2+(aq)+2 Cr(s)→3 Sn(s)+2 Cr3+(aq)3\,\mathrm{Sn^{2+}(aq)} + 2\,\mathrm{Cr(s)} \rightarrow 3\,\mathrm{Sn(s)} + 2\,\mathrm{Cr^{3+}(aq)}

b. Representeu l'esquema estàndard de la cel·la electroquímica.

Solución: Cr(s)∣Cr3+(aq)∥Sn2+(aq,0,15 M)∣Sn(s)\mathrm{Cr(s) \mid Cr^{3+}(aq) \parallel Sn^{2+}(aq, 0{,}15\text{ M}) \mid Sn(s)}

c. Calculeu el potencial estàndard de la pila (E∘E^\circ)

Solución: +0,60+0{,}60 V

c. Calculeu la constant d'equilibri de la reacció redox a 25 °C.

Solución: 7,2⋅10607{,}2\cdot 10^{60}

d. Trobeu la concentració molar inicial d'ió crom(III) a la dissolució anòdica.

Solución: 0,0100{,}010 M / 0,0100{,}010 mol/L

e.1. Raoneu com influiria augmentar la massa de la placa de Cr de 5 g a 10 g.

Solución: No varia: els sòlids purs tenen activitat unitària independentment de la seva massa.

e.2. Raoneu com influiria augmentar la concentració de SnSO4 a 0,2 M.

Solución: Augmenta el voltatge: incrementar la concentració de reactiu redueix el quocient de reacció Q, augmentant el potencial.

e.3. Raoneu com influiria afegir NaOH a la semicel·la de Cr fins a provocar la precipitació de Cr(OH)3.

Solución: Augmenta el voltatge: la precipitació del crom(III) redueix dràsticament [Cr³⁺], la qual cosa disminueix Q i fa pujar E.

e.4. Raoneu com influiria substituir el pont salí per un fil metàl·lic de coure.

Solución: S'anul·la el voltatge: un fil metàl·lic condueix electrons però no permet el transport iònic necessari per neutralitzar la càrrega a cada cel·la; el pont salí és imprescindible per tancar el circuit iònic.

La explicación paso a paso, hecha con IA, es Premium. Premium

Resuélvelo aquí mismo: corrección automática, pistas y solución paso a paso.

‹ Pregunta 3 · 2017 · Pregunta 6 · 2014 ›

Más ejercicios de Electroquímica: piles, equació de Nernst i electròlisi