Pregunta 5 · Química Física I UB 2023

Tema: Electròlits i piles electroquímiques · Del examen Examen final Química Física I (Gener 2023) (2023)

Enunciado

Pregunta 5 (2 punts). Termodinàmica d'una pila electroquímica reversible

Es munta una ceŀla electroquímica reversible la reacció global de la qual és:

Pb(s)+CuSO4(aq)⇌PbSO4(s)+Cu(s)\mathrm{Pb}(s) + \mathrm{CuSO}_4(aq) \rightleftharpoons \mathrm{PbSO}_4(s) + \mathrm{Cu}(s)

A una temperatura de 25 ∘C25\ ^\circ\mathrm{C}, quan la moŀlalitat del CuSO4\mathrm{CuSO}_4 és 0,001 m0{,}001\ \mathrm{m}, es mesura una força electromotriu (f.e.m.) de 0,515 V0{,}515\ \mathrm{V}.

Dades addicionals a 25 ∘C25\ ^\circ\mathrm{C}:

E∘(Cu2+/Cu)=0,337 VE^\circ(\mathrm{Cu}^{2+}/\mathrm{Cu}) = 0{,}337\ \mathrm{V}; E∘(Pb2+/Pb)=−0,126 VE^\circ(\mathrm{Pb}^{2+}/\mathrm{Pb}) = -0{,}126\ \mathrm{V}; E∘(PbSO4/Pb)=−0,352 VE^\circ(\mathrm{PbSO}_4/\mathrm{Pb}) = -0{,}352\ \mathrm{V}; constant de Debye-Hückel: ADH=0,509A_{\mathrm{DH}} = 0{,}509.

a)

b)

c)

d)

Dissenyeu una ceŀla electroquímica el procés global de la qual correspongui exactament a la reacció de solubilitat del sulfat de plom(II): PbSO4(s)⇌Pb2+(aq)+SO42−(aq)\mathrm{PbSO}_4(s) \rightleftharpoons \mathrm{Pb}^{2+}(aq) + \mathrm{SO}_4^{2-}(aq).

e)

Enunciado: Pregunta 5 · Química Física I UB 2023

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

a) Escrigueu la notació convencional de la pila

Solución: Pb(s) | PbSO4(s) | CuSO4(aq) | Cu(s)

a) Calculeu el seu potencial estàndard (E°)

Solución: 0,6890{,}689 V / 689689 mV

b) Determineu el coeficient d'activitat iònic mitjà (γ±) del CuSO4 en aquesta dissolució 0,001 m

Solución: 1,141{,}14

b) Calculeu el coeficient predit per la llei límit de Debye-Hückel

Solución: 0,7430{,}743 / 0,740{,}74 / 0,7560{,}756

b) Justifiqueu raonadament quin dels dos valors és més fiable a priori

Solución: El valor teòric de Debye-Hückel és més fiable a priori perquè a dilució tan alta un coeficient d'activitat superior a 1 és anòmal per a un electròlit 2:2, degut a potencials d'unió líquida o incerteses en la mesura experimental.

c) Indiqueu el sentit espontani del procés en aquestes condicions experimentals

Solución: Sentit directe (oxidació de Pb i reducció de Cu2+)

d) Dissenyeu una ceŀla electroquímica el procés global de la qual correspongui exactament a la reacció de solubilitat del sulfat de plom(II)

Solución: Pb(s) | Pb2+(aq) || SO4^2-(aq) | PbSO4(s) | Pb(s)

d) Quin valor té la f.e.m. estàndard d'aquesta nova pila?

Solución: −0,226-0{,}226 V / −226-226 mV

e) A partir de les dades electroquímiques, calculeu el producte de solubilitat (Kps) del PbSO4(s) a 25 °C

Solución: 2,29⋅10−82{,}29\cdot 10^{-8} / 2,3⋅10−82{,}3\cdot 10^{-8}

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

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

‹ Pregunta 8.a - Atmosfera iònica · Juny 2024

Más ejercicios de Electròlits i piles electroquímiques