Ejercicio B.5 · Química PAU Madrid Extraordinaria 2023

Tema: Oxidación-reducción · Del examen Extraordinaria (2023)

Enunciado

A través de una celda electrolítica que contiene una disolución acuosa de CdSO4\mathrm{CdSO_4}, se hace pasar una corriente de 2,50 A2{,}50\text{ A} durante 90 minutos90\text{ minutos}, observándose que se deposita Cd\mathrm{Cd} y se desprende oxígeno molecular.

Datos:

E∘(Cd2+/Cd)=−0,40 VE^\circ(\mathrm{Cd^{2+}/Cd}) = -0{,}40\text{ V}; E∘(O2/H2O)=1,23 VE^\circ(\mathrm{O_2/H_2O}) = 1{,}23\text{ V}. F=96485 C⋅mol−1F = 96485\text{ C}\cdot\text{mol}^{-1}. Masa atómica (u): Cd=112,4\mathrm{Cd} = 112{,}4.

a)

[1 punto] Escriba las reacciones que se producen en el ánodo y en el cátodo, y la reacción iónica y molecular, ajustadas por el método del ion electrón, indicando el estado de las especies.

b)

[1 punto] Calcule los gramos de Cd\mathrm{Cd} depositados.

Enunciado: Ejercicio B.5 · Química PAU Madrid Extraordinaria 2023

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

Escriba la reacción que se produce en el ánodo, ajustada por el método del ion electrón, indicando el estado de las especies.

Solución: 2 H2O (ac)→O2 (g)+4 H+ (ac)+4 e−2\,\mathrm{H_2O}\,(\mathrm{ac}) \rightarrow \mathrm{O_2}\,(\mathrm{g}) + 4\,\mathrm{H^+}\,(\mathrm{ac}) + 4\,\mathrm{e^-}

Escriba la reacción que se produce en el cátodo, ajustada por el método del ion electrón, indicando el estado de las especies.

Solución: Cd2+ (ac)+2 e−→Cd (s)\mathrm{Cd^{2+}}\,(\mathrm{ac}) + 2\,\mathrm{e^-} \rightarrow \mathrm{Cd}\,(\mathrm{s})

Escriba la reacción iónica global ajustada.

Solución: 2 Cd2+ (ac)+2 H2O (ac)→2 Cd (s)+O2 (g)+4 H+ (ac)2\,\mathrm{Cd^{2+}}\,(\mathrm{ac}) + 2\,\mathrm{H_2O}\,(\mathrm{ac}) \rightarrow 2\,\mathrm{Cd}\,(\mathrm{s}) + \mathrm{O_2}\,(\mathrm{g}) + 4\,\mathrm{H^+}\,(\mathrm{ac})

Escriba la reacción molecular global ajustada.

Solución: 2 CdSO4 (ac)+2 H2O (ac)→2 Cd (s)+O2 (g)+2 H2SO4 (ac)2\,\mathrm{CdSO_4}\,(\mathrm{ac}) + 2\,\mathrm{H_2O}\,(\mathrm{ac}) \rightarrow 2\,\mathrm{Cd}\,(\mathrm{s}) + \mathrm{O_2}\,(\mathrm{g}) + 2\,\mathrm{H_2SO_4}\,(\mathrm{ac})

b) Calcule los gramos de Cd depositados.

Solución: 7,867{,}86 g

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