Part 2 - 2 · Química Majors de 25 anys (Catalunya) Tribunal especial Serie 3 2025

2. A la indústria clor-àlcali obtenim hidrogen, clor i hidròxid de sodi per electròlisi de dissolucions aquoses de clorur de sodi. La reacció iònica global (no ajustada) de l'electròlisi és la següent:

$$\mathrm{Cl^-(aq) + H_2O(l) \rightarrow Cl_2(g) + H_2(g) + OH^-(aq)}$$

La cel·la electrolítica conté inicialment 5,0 L de dissolució aquosa de clorur de sodi 1,0 mol L$^{-1}$ a 25 °C. Subministrem a la cel·la una intensitat elèctrica de 5 A durant 40 minuts.

a)

Escriviu les semireaccions i la reacció iònica global ajustades. [1 punt]

b)

Calculeu el pH final de la dissolució a 25 °C. [2 punts]

c)

Quin és el voltatge mínim que hem d'aplicar perquè tingui lloc l'electròlisi a 25 °C i en condicions estàndard? [1 punt]

DADES:

$F = 96\,485\text{ C/mol e}^-$; $K_w\text{ (a 25 °C)} = 1,0 \times 10^{-14}$.

$E^\circ\text{ (V) (a 25 °C)}: \mathrm{Cl_2(g) \mid Cl^-(aq)} = 1,36$; $\mathrm{H_2O(l) \mid H_2(g)\,(OH^-(aq))} = -0,83$.