Problema 6 · Química Selectividad Cataluña Setembre Serie 2 2023

Tema: Redox, Piles i electròlisi · Del examen Setembre Serie 2 (2023)

Enunciado

6. La descarbonització del planeta és un dels grans reptes mundials per a combatre el canvi climàtic. Per a aconseguir-ho, es postula l'hidrogen com la principal alternativa als combustibles fòssils. Ara bé, per a assolir una descarbonització completa cal produir l'hidrogen d'una manera sostenible. L'anomenat hidrogen verd s'obté per electròlisi de l'aigua, això és, la descomposició de l'aigua en hidrogen i oxigen aplicant-hi un corrent elèctric, però fent servir electricitat obtinguda de fonts renovables.

a)

Indiqueu les semireaccions que tenen lloc en el càtode i l'ànode en un procés d'electròlisi de l'aigua. Indiqueu la reacció global. Raoneu, qualitativament, en quin dels dos elèctrodes s'alliberarà més gas a 1 atm de pressió i a 20 °C. [1,25 punts]

b)

Es prepara una cel·la electrolítica amb una solució que conté àcid sulfúric (H 2 SO 4) i s'hi fa passar durant 2 h un corrent elèctric d'1,0 A. Calculeu el volum d'hidrogen produït, mesurat a 1 atm de pressió i a 20 °C. Considereu la solució suficientment àcida i que l'hidrogen es comporta idealment. [1,25 punts]

DADES: Constant de Faraday: F=9,65×104 C⋅mol−1F = 9{,}65 \times 10^4\text{ C}\cdot\text{mol}^{-1}.

Constant universal dels gasos ideals: R=0,082 atm⋅L⋅K−1⋅mol−1R = 0{,}082\text{ atm}\cdot\text{L}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1}.

Enunciado: Problema 6 · Química Selectividad Cataluña Setembre Serie 2 2023

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

a) Indiqueu la semireacció que té lloc en el càtode

Solución: 2 H2O(l)+2 e−→H2(g)+2 OH−(aq)2\text{ H}_2\text{O(l)} + 2\text{ e}^- \rightarrow \text{H}_2\text{(g)} + 2\text{ OH}^-\text{(aq)} / H2O(l)+e−→12 H2(g)+OH−(aq)\text{H}_2\text{O(l)} + \text{e}^- \rightarrow \frac{1}{2}\text{ H}_2\text{(g)} + \text{OH}^-\text{(aq)} / 2 H+(aq)+2 e−→H2(g)2\text{ H}^+\text{(aq)} + 2\text{ e}^- \rightarrow \text{H}_2\text{(g)}

a) Indiqueu la semireacció que té lloc en l'ànode

Solución: 2 H2O(l)→O2(g)+4 H+(aq)+4 e−2\text{ H}_2\text{O(l)} \rightarrow \text{O}_2\text{(g)} + 4\text{ H}^+\text{(aq)} + 4\text{ e}^- / H2O(l)→12 O2(g)+2 H+(aq)+2 e−\text{H}_2\text{O(l)} \rightarrow \frac{1}{2}\text{ O}_2\text{(g)} + 2\text{ H}^+\text{(aq)} + 2\text{ e}^-

a) Indiqueu la reacció global

Solución: 2 H2O(l)→2 H2(g)+O2(g)2\text{ H}_2\text{O(l)} \rightarrow 2\text{ H}_2\text{(g)} + \text{O}_2\text{(g)} / H2O(l)→H2(g)+12 O2(g)\text{H}_2\text{O(l)} \rightarrow \text{H}_2\text{(g)} + \frac{1}{2}\text{ O}_2\text{(g)}

a) Raoneu, qualitativament, en quin dels dos elèctrodes s'alliberarà més gas a 1 atm de pressió i a 20 °C

Solución: En el càtode s'allibera més gas perquè es forma el doble d'hidrogen en el càtode que d'oxigen en l'ànode.

b) Calculeu el volum d'hidrogen produït, mesurat a 1 atm de pressió i a 20 °C

Solución: 0,8960{,}896 L / 896896 mL / 0,0008960{,}000896 m³

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

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

‹ Ejercicio 5 - Redox, Piles i electròlisi · Juny Serie 5 2023 · Problema 7 · Juny Serie 2 2022 ›

Más ejercicios de Redox, Piles i electròlisi

Exámenes oficiales en PDF y soluciones: examenselectivitat.cat