Reaccions de transferncia d'electrons

  • Published on
    13-Aug-2015

  • View
    113

  • Download
    5

Transcript

  1. 1. 1. Al laboratori disposem de les substncies segents Metalls Sn(s) Cu(s) Ni(s) Solucions KNO3(aq) 3M CuSO4(aq) 1M NiSO4(aq) 1M a) Quina relaci fareu al laboratori per aconseguir tenir una soluci aquosa que contingus ions Sn2+ ? Justifiqueu la resposta. b) Emprant noms les substncies de la taula anterior, expliqueu el procediment experimental per a construir al laboratori una pila en condicions estndard i a 25o C, tot indicant el material necessari. Digueu el nom i la polaritat de cada elctrode. Dades: Potencial estndard de reducci, , a 25o C; (Cu2+ /Cu) = +0,34; (Sn2+ /Sn) = 0,14V; (Ni2+ /Ni) = 0,25V 2. Una bateria que es podria utilitzar en els vehicles elctrics s la de zinc-clor, que t lavantatge de desenvolupar una potncia prcticament constant, fins i tot durant el procs de descrrega. Aquesta bateria est formada per un conjunt de piles amb la notaci segent: Zn(s)|Zn2+ (aq)||Cl2(g)|Cl- (aq)|Pt(s) a) Dibuixeu un esquema daquesta pila. Indiqueu-hi la polaritat i el nom de cada elctrode i assenyaleu el sentit de circulaci dels electrons pel circuit exterior. Quina funci hi exerceix el plat? b) Escriviu les equacions de les semireaccions doxidaci i reducci, lequaci de la reacci global que hi t lloc. Calculeu la fora electromotriu (FEM) de la pila, en condicions estndard i a 298 K. Dades: Potencial estndard de reducci a 298 K: Eo (Zn2+ |Zn)= -0,76 V; Eo (Cl2|Cl- )= 1,36 V 3. Amb lajut d eles figures, que representen experincies dutes a terme al laboratori, contesteu les qestions segents i justifiqueu les respostes. Experincies realitzades al laboratori, a 25o C a) En lexperincia de la figura A, introdum una pea de ferro en una soluci aquosa de ZnSO4. La pea de ferro quedar recoberta duna capa de zinc slid? b) En lexperincia de la figura B, es connecten les solucions aquoses de CuSO4 i ZnSO4 amb un pont sal de NaNO3. Qu marcar el potencimetre? Cap a on es mouran els ions Na+ i NO3 ?
  2. 2. 4. El magnesi s un element metllic que forma part de molts aliatges, per no es troba pur a la naturalesa. Es pot obtenir a partir dalguna d eles seves sals emprant una cella electroltica. a) Escriviu les semireaccions que es produeixen en cada elctrode, i la reacci global, quan es duu a terme lelectrlisi de clorur de magnesi fos, i indiqueu el nom i la polaritat dels elctrodes. b) Justifiqueu per qu cal fer el procs dobtenci de magnesi en una cella electroltica i no en una cella galvnica (pila). Si per la cella electroltica de clorur de magnesi fos hi circula una intensitat de corrent de 5,0 A, quantes hores han de transcrrer per a aconseguir 100 g de magnesi? Dades: Massa atmica relativa: Mg = 24,3 Constant de Faraday: F = 9,65 x 104 C mol-1 Potencial estndard de reducci, a 298 K: Eo (Cl2/Cl- )= +1,36 V; Eo (Mg2+ /Mg)= -2,38 V 5. El brom sutilitza en la producci de colorants, desinfectants i insecticides. Una font important per a obtenir-lo s laigua de mar, on shi troba en forma de bromur. Lobtenci de brom a partir de laigua de mar es duu a terme industrialment mitjanant una reacci del tipus: 2 Br- (aq) + X2(aq) Br2(l) + 2 X- (aq) on X s un altre halogen. c) Expliqueu raonadament quin o quins halgens poden fer que la reacci anterior sigui espontnia, i calculeu la variaci denergia lliure estndard, a 298 K, duna daquestes reaccions. d) A partir de la configuraci electrnica dels toms o ions, i utilitzant el model atmic de crregues elctriques, compareu el radi atmic dels elements Cl i Br, aix com el radi de les espcies qumiques Br i Br- . Dades: Potencial estndard de reducci, a 298 K: Eo (F2/F- )= +2,87 V; Eo (Cl2/Cl- )= +1,36 V; Eo (Br2/Br- )= +1,07 V; Eo (I2/I- )= +0,54 V Constant de Faraday: F = 9,65 x 104 C mol-1 Nombres atmics (Z): Z(Cl) = 17 ; Z(Br) = 35 6. Volem separar la plata dun aliatge format per plata i estany. Per aconseguir-ho, podem escollir entre afegir a laliatge una soluci aquosa dcid sulfric 1M o una dcid ntric 1 M, i, posteriorment, obtenir la plata slida per filtraci. e) Justifiqueu, des dun punt de vista electroqumic, si escollireu afegir cid sulfric o cid ntric. f) Escriviu la reacci de lcid ntric en aigua, segons el model cid-base de Brnsted-Lowry. Si tenim una soluci dcid ntric i una altra dcid sulfric de la mateixa concentraci molar, quina de les dues solucions t un pH ms alt? Expliqueu-ho raonadament. Dades: Potencial estndard de reducci, a 298 K: Eo (NO3 /NO)=+0,96 V; Eo (SO4 2 /SO3 2 )= +0,17 V; Eo (Ag+ /Ag)= +0,80 V; Eo (Sn2+ /Sn)= -0,14 V 7. Moltes monedes trobades en excavacions arqueolgiques sn de coure 1, habitualment, estan corrodes. Un procediment per a netejar-les consisteix a penjar-les dun fil de coure, submergir-les en una soluci aquosa de NaOH, afegir un elctrode de grafit a la soluci i connectar el fil de coure i el grafit a una pila, com sobserva en la figura. La reacci inica global que es produeix s la segent: 2 Cu2+ + 4 OH- 2 Cu + O2 + 2 H2O Procs de neteja duna moneda de coure
  3. 3. a) Escriviu les semireaccions que tindran lloc en cadascun dels elctrodes durant el procs de neteja de la moneda corroda i indiqueu el nom i la polaritat dels elctrodes. Per qu s necessari unir el fil de coure i el grafit amb una pila? b) Expliqueu en qu consisteix el procs de corrosi dun metall i indiqueu els factors ambientals que el produeixen. Indiqueu a partir de quin criteri dedum quin metall es corroir ms fcilment, duna srie de metalls sotmesos a les mateixes condicions ambientals i durant el mateix temps. Dades: Potencial estndard de reducci, a 298 K: Eo (O2/OH- )= +0,40 V; Eo (Cu2+ /Cu) = +0,34 V