1ER Y 2 Da Ley de Faraday

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA

EJERCICIOS RESUELTOS DE ELECTROQUÍMICA PRIMERA Y SEGUNDA SEGUN DA LEY DE FARADAY FARADAY Facilitador dl c!r"o d E#$D %Elctro&!'(ica I)d!"trial * Corro"i+)% CATEDR,TICO

- Ing. Luis Riccio Yauri

INTEGRANTES

- MERINO ROJAS Cristina Carolina.

SEMESTRE

- IX

.UANCAYO/PERÚ 0#$1

 ALUMNA: MERINO ROJAS CRISTINA

PRIMERA LEY DE FARADAY $23Q!4 i)t)"idad d5 t)r !)a corri)t 6ara &! d6o"it 78 9ra(o" d calcio ) do" :ora"; SOLUCI
m=

 M . I . t   n . F  D*s-*a'os la int*nsi,a, ,* la

*cuaci/n ant*rior:  I =

m.n.F   M . t 

Sustitui'os t*ni*n,o *n cu*nta 0u* las uni,a,*s ,*1*n *star *2-r*sa,as *n S.I:

=

∴ I 

( 85 g )( 2 )( 96500 C / s ) g 40  . 7200 s mol

=56.96 A

02S rali=a la lctroli"i" d !)a di"ol!ci+) d triclor!ro d :irro> :aci)do 6a"ar !)a corri)t d $8 A 6or 8 :ora"2 Calc!la la ca)tidad d :irro d6o"itado ) l c?todo2 SOLUCI
 FeCl3 → 3 Cl

+ Fe+

3

En *l c6to,o ocurr* la sigui*nt* r*,ucci/n:

−¿ → Fe +3 ¿  Fe + 3 e 7or lo cual 5ac*n 8alta 9 'ol*s ,* *l*ctron*s -ara 0u* s* ,*-osit* 3 'ol "* *sto *s 9 "ara,ios *sto *n coulo'1 *s igual a 92#$%. Sa1*'os 0u*: Masa at/'ica (M ,*l "* = %%.;4< g&'ol a,*'6s *st6 usan,o la al*ncia >9. Entonc*s: E0?g = (%%.;4< g&'ol&9 = 3;.$3%$$ g&'ol

( 18.61566 ∴m

=

g )( 15 A )( 18000 s ) mol =52.09 gFe C  96500 mol

@2S rali=a la lctr+li"i" d !) di"ol!ci+) d triclor!ro d :irro> :aci)do 6a"ar !)a corri)t d $# A d!ra)t @ :ora"2 Calc!la la ca)tidad d :irro d6o"itado ) l c?todo2 Ma"a at+(ica dl F 88>7 ! SOLUCI
9 ClB > "*9> ion 5i*rro (III

La r*,ucci/n 0u* t*n,r6 lugar *n *l c6to,o s*r6: "*9> > 9 *B

"*

ac*n 8alta 9 'ol*s ,* *l*ctron*s -ara 0u* s* ,*-osit* un 'ol ,* "* *s ,*cir 9"ara,a+ 0u* *2-r*sa,o *n Culo'1ios *s= 92#$% C. 7o,*'os  a-licar la l*+ ,* "ara,a+  a-licar un c6lculo *st*0uio'trico sa1i*n,o 0u* un 'ol ,* *l*ctron*s son #$% Culo'1ios (C + 0u* la carga 0u* circula s* -u*,* o1t*n*r 'ulti-lican,o la int*nsi,a, ,* corri*nt* (I -or *l ti*'-o 0u* *st6 circulan,o la corri*nt* *2-r*sa,o *n SE)NDOS Con 9.#$% C s* ,*-ositan ( %%; gra'os ,* "* Con (3A.9.9$ s C s* ,*-ositar6n ' (g ' (g = F;F g ,* "* s* ,*-ositan *n *l c6to,o 0u* *s ,on,* s* -ro,uc* la r*,ucci/n. En la *l*ctrolisis *l c6to,o *s *l *l*ctro,o n*gatio.

B2U)a corri)t d B a(6rio" circ!la d!ra)t $ :ora * $# (i)!to" a tra4" d do" c4l!la" lctrol'tica" &! co)ti))> r"6ctia()t> "!lato d co5r II * clor!ro d al!(i)io> a E"cri5a la" raccio)" &! " 6rod!c) ) l c?todo d a(5a" c4l!la" lctrol'tica"2 5 Calc!l lo" 9ra(o" d co5r * al!(i)io (t?lico" &! " :a5r?) d6o"itado2 Dato"- Ma"a" at+(ica"- C!  1@>8 * Al  0>#2 Co)"ta)t d Farada* F  H18## C(ol

SOLUCI > F *B m ( Cu ) =

m ( Al ) =

Cu ! Al9> > 9 *B

Al

Meq · I ·t  63,5 g / mol· 4 A· 4200 s = =5.53 g 96500 C / eq 2∗96500 C 

27,0 · 4  A· 4200   Meq·I·t  = =1.57 g 96500 C / eq 3∗ 96500 C / eq

Con F.#$% C s* ,*-ositan ( $9% gra'os ,* Cu Con (4A. 4F s C s* ,*-ositar6n ' (g

82E) !)a lctroli"i" d clor!ro d =i)c !)dido> " 6a"+ !)a corri)t d #2#8 A d!ra)t !)a :ora co) $0 (i)!to"2 Calc!lar c!?)to" Kilo9ra(o" d =i)c " d6o"itara) ) l c?todo2 SOLUCI. Entonc*s: nF> > F*?

n

7or otro la,o la 'asa at/'ica ,*l @inc *s: n = $%.9< g&'ol Y -u*sto 0u* +a conoc*'os la al*ncia con la 0u* tra1aa -o,*'os calcular *l -*so *0uial*nt*: 65.37

 EZn =

g mol

2

=32.685

g mol

Y a5ora -roc*,*'os a sustituir to,o *n la 7ri'*ra L*+ ,* "ara,a+:

m Zn

(=

32.685

g mol

)∗(

0.05  A

)( 4320 s )

/ mol

96500 C 

=0.07316

g mol

5

mZn =7.316 x 10 kgde Zn

123Q!4 i)t)"idad d5 t)r !)a corri)t 6ara &! d6o"it 1# 9ra(o" d calcio B#># ! ) !)a :ora * (dia; SOLUCI
 M . I . t   n . F 

Conoc*'os to,os los ,atos *2c*-to *l ,* la int*nsi,a,. D*s-*a'os:

 I =

m.n.F   M . t 

Co'o *l calcio s* r*,uc* ,* Ca F>a Ca *l alor ,* n = F. *n,r*'os *ntonc*s:

=

∴ I 

( 60 g )( 2 )( 96500 C / s ) g  . 5400 s 40 mol

=53.61 A

2S :ac 6a"ar !)a corri)t l4ctrica d $# a(6rio" d!ra)t 7 :ora" a tra4" d !)a clda lctrol'tica &! co)ti) !)a di"ol!ci+) ac!o"a d C! Cl02 Calc!lara. La 'asa ,* Cu '*t6lico ,*-osita,o *n *l c6to,o.

SOLUCI
2

¿

CuCl 2 → 2 Cl

Lu*go ocurr* la sigui*nt* r*,ucci/n:

−¿ → Cu +2 ¿ Cu + 2 e )sa'os la l*+ ,* "ara,a+: m=

alla'os *l E0?g ,* Cu:

 M . I . t   n . F 

63.5

 Eq− g =

g mol

2

=31.75 g / mol

Sustitui'os t*ni*n,o *n cu*nta 0u* las uni,a,*s ,*1*n *star *2-r*sa,as *n S.I.:

( 31.75 m=

g )( 10 A )( 28800 s ) mol = 94.75 gCu 96500 C / mol

72S rali=a la lctroli"i" d !)a di"ol!ci+) d triclor!ro d :irro> :aci)do 6a"ar !)a corri)t d $8 A 6or 8 :ora"2 Calc!la la ca)tidad d :irro d6o"itado ) l c?todo2 SOLUCI
 FeCl3 → 3 Cl

+ Fe+

3

En *l c6to,o ocurr* la sigui*nt* r*,ucci/n:

−¿ → Fe +3 ¿  Fe + 3 e 7or lo cual 5ac*n 8alta 9 'ol*s ,* *l*ctron*s -ara 0u* s* ,*-osit* 3 'ol "* *sto *s 9 "ara,ios *sto *n coulo'1 *s igual a 92#$%. Sa1*'os 0u*: Masa at/'ica (M ,*l "* = %%.;4< g&'ol a,*'6s *st6 usan,o la al*ncia >9. Entonc*s: E0?g = (%%.;4< g&'ol&9 = 3;.$3%$$ g&'ol

( 18.61566 ∴m

=

g )( 15 A )( 18000 s ) mol =52.09 gFe C  96500 mol

H2S rali=a la lctroli"i" d !)a di"ol!ci+) d triclor!ro d :irro> :aci)do 6a"ar !)a corri)t d $# A 6or @ :ora"2 Calc!la la ca)tidad d :irro d6o"itado ) l c?todo2 SOLUCI
3 Entonc*s ,isocia'os *l tricloruro ,* 5i*rro. −1

 FeCl3 → 3 Cl

+ Fe+

3

En *l c6to,o ocurr* la sigui*nt* r*,ucci/n:

−¿ → Fe +3 ¿  Fe + 3 e 7or lo cual 5ac*n 8alta 9 'ol*s ,* *l*ctron*s -ara 0u* s* ,*-osit* 3 'ol "* *sto *s 9 "ara,ios *sto *n coulo'1 *s igual a 92#$%. Sa1*'os 0u*: Masa at/'ica (M ,*l "* = %%.;4< g&'ol a,*'6s *st6 usan,o la al*ncia >9. Entonc*s: E0?g = (%%.;4< g&'ol&9 = 3;.$3%$$ g&'ol

( 18.61566 ∴m

=

g )( 10 A )( 10800 s ) mol =20.8341 gFe C  96500 mol

$#2U)a corri)t l4ctrica co)"ta)t l!* d!ra)t @28 :ora" a tra4" d do" clda" lctrol'tica" co)ctada" ) "ri2 U)a d lla" co)ti) !)a di"ol!ci+) d A9NO@ * la otra !)a di"ol!ci+) d C!Cl02 Si d!ra)t "t ti(6o " d6o"ita) 09 d 6lata ) la 6ri(ra clda> 3C!?)to" 9ra(o" d C! " d6o"itaro) ) la "9!)da clda; Datos:

•

' Ag = '3 = Fg ,* ,on,* la M = 3<.;< g&'ol a'1in la Ag ti*n* al*ncia 3> ,* ,on,*:

−¿ → Ag + ¿  Ag + e 1

•

alla'os *l E0?g: g 107.87 mol =107.87 g / mol  Eq− g = 1

ra1aan,o -ara *l Cu s*gKn *l co'-u*sto s* ,*t*r'inara la al*ncia 0u* *l '6s co'Kn *s F> cu+a 'asa at/'ica *s: $9.%4g&'ol. Don,* la *cuaci/n ,* r*,ucci/n s*ria:

−¿ → Cu 2 +¿+ 2 e

Cu

¿

¿

Lu*go 5alla'os *l E0?g ,*l Co1r*: 63.54

 Eq− g =

g mol

2

=31.77 g / mol

 A-lican,o la s*gun,a l*+ ,* "ara,a+:

SOLUCI
g mol

=

m2 g 31.37 mol

g )( 2 g ) mol =0.5890 gCu g 107.87 mol

(31.37 ∴ m2

=

$$2 S :ac 6a"ar !)a corri)t l4ctrica d 8 a(6rio" d!ra)t 0>8 :ora" a tra4" d !)a clda lctrol'tica &! co)ti) !)a di"ol!ci+) ac!o"a d C! Cl02 Calc!lara.

La 'asa ,* Cu '*t6lico ,*-osita,o *n *l c6to,o.

SOLUCI
2

¿

CuCl 2 → 2 Cl

Lu*go ocurr* la sigui*nt* r*,ucci/n:

−¿ → Cu +2 ¿ Cu + 2 e )sa'os la l*+ ,* "ara,a+: m=

alla'os *l E0?g ,* Cu: 63.5

 Eq− g =

g mol

2

=31.75 g / mol

 M . I . t   n . F 

Sustitui'os t*ni*n,o *n cu*nta 0u* las uni,a,*s ,*1*n *star *2-r*sa,as *n S.I.:

g )( 5 A )( 9000 s ) mol =14.8057 gCu 96500 C / mol

( 31.75 m=

$02E) !)a lctroli"i" d clor!ro d i)c !)dido> " 6a"+ !)a corri)t d #2#8 A d!ra)t !)a :ora * $0 (i)!to"2 Calc!lar c!?)to" ilo9ra(o" d i)c " d6o"it+ ) l c?todo2 SOLUCI
+2

ZnCl 2 → Zn

+ 2 Cl¿

Ocurri*n,o *n *l c6to,o la sigui*nt* r*,ucci/n

−¿ → Zn + ¿ Zn + 2 e 2

Conoci*n,o la M =$%.9< g&'ol ,* n + la al*ncia 5a+a'os *l -*so *0uial*nt*: 65.37

 Eq− g =

g mol

2

=32.685 g / mol

Lu*go la ' ,*-osita,a s*r6: ∴m

=

( 32.685 g / mol )( 0.05 A )( 4320 s ) =7.3160  x 10 5 KgZn 96500 C / mol

$@2 3Q!4 i)t)"idad d5 t)r !)a corri)t 6ara &! d6o"it 78 9ra(o" d calcio ) do" :ora"; (Datos: Ca = 4 ! " = #$ % C&'ol )sa'os la l*+ ,* "ara,a+:

m=

 M . I . t   n . F  D*s-*a'os la int*nsi,a, ,* la

*cuaci/n ant*rior:  I =

m.n.F   M . t 

Sustitui'os t*ni*n,o *n cu*nta 0u* las uni,a,*s ,*1*n *star *2-r*sa,as *n S.I:

=

∴ I 

( 85 g )( 2 )( 96500 C / s ) g  . 7200 s 40 mol

=56.96 A

$B2 3Q!4 i)t)"idad d5 t)r !)a corri)t 6ara &! d6o"it 1# 9ra(o" d calcio B#># ! ) !)a :ora * (dia; SOLUCI
 M . I . t   n . F 

Conoc*'os to,os los ,atos *2c*-to *l ,* la int*nsi,a,. D*s-*a'os:

 I =

m.n.F   M . t 

Co'o *l calcio s* r*,uc* ,*

Ca

+2

a Ca *l alor ,* n = F. *n,r*'os

*ntonc*s:

=

∴ I 

( 60 g )( 2 )( 96500 C / s ) g  . 5400 s 40 mol

=53.61 A

$82S :ac 6a"ar !)a corri)t l4ctrica d $# a(6rio" d!ra)t 7 :ora" a tra4" d !)a clda lctrol'tica &! co)ti) !)a di"ol!ci+) ac!o"a d C! Cl02 Calc!lar- La (a"a d C! (t?lico d6o"itado ) l c?todo2 SOLUCI
2

¿

CuCl 2 → 2 Cl

Lu*go ocurr* la sigui*nt* r*,ucci/n:

−¿ → Cu +2 ¿ Cu + 2 e )sa'os la l*+ ,* "ara,a+:

m=

 M . I . t   n . F 

alla'os *l E0?g ,* Cu: 63.5

 Eq− g =

g mol

2

=31.75 g / mol

Sustitui'os t*ni*n,o *n cu*nta 0u* las uni,a,*s ,*1*n *star *2-r*sa,as *n S.I.:

( 31.75 m=

g )( 10 A )( 28800 s ) mol = 94.75 gCu 96500 C / mol

SEGUNDA LEY DE FARADAY $12 Do" 6ila" lctrol'tica" " colocaro) ) "ri !)a co)t)'a !)a "ol!ci+) d )itrato d 6lata la otra> !)a "ol!ci+) d "!lato c6rico2 S 6a"+ corri)t l4ctrica 6or la" 6ila" :a"ta &! d6o"itaro) $20@ 9 d 6lata2 Calc!la la ca)tidad d co5r &! " d6o"it+ al (i"(o ti(6o2 SOLUCI *ntonc*s:  Ag3> > 3*?=Ag Entonc*s *l -*so *0uial*nt* ,* la -lata *s: 107.87

 E Ag= E 1=

1

g mol

=107.87

g mol

En *l sul8ato cK-rico sa1*'os 0u* *l co1r* ocu-a su 'a+or al*ncia 0u* *s F> *ntonc*s:

CuF> >F*?=Cu La 'asa at/'ica ,*l co1r* *s: Cu = $9.%4 g&'ol 7or lo tanto *l -*so *0uial*nt* ,*l co1r* *s: 63.54

 ECu = E2=

g mol

1

=31.7 7

g mol

Conclui'os a-lican,o la s*gun,a l*+ ,* "ara,a+: 1.273 g

g 107.87 mol

=

g )( 1.273 g ) mol =0.3749 gdeCu g 107.87 mol

( 31.77

mCu g 31.77 mol

=

∴ m Cu

$2 Do" 6ila" lctrol'tica" " colocaro) ) "ri> !)a co)t)'a !)a "ol!ci+) d clor!ro d =i)c * la otra> !)a "ol!ci+) &! co)ti) oro ) !) "tado d oidaci+) d @2 Si dl oro " d6o"itaro) 8 9 ) l c?todo> 3C!?)to" 9ra(o" d =i)c " d6o"itaro); SOLUCI
La 'asa at/'ica ,*l oro *s:  Au = 3#$.#$< g&'ol a'1in *l -ro1l*'a nos in,ica 0u* *l oro tra1aa con la al*ncia 9 *ntonc*s:  Au9> > 9*?=Au 7or lo tanto *l -*so *0uial*nt* *s: 197.976

 E A u = E1=

1

g mol

=65.655

g mol

En *l cloruro ,* @inc cu+a 8/r'ula *s nClF s* -u*,* notar 0u* *l @inc tra1aa con la al*ncia F *ntonc*s: nF> > F *?=n Y ta'1in sa1*'os 0u* la 'asa at/'ica ,*l @inc *s:

n = $%.9< g&'ol Entonc*s *l -*so *0uial*nt* ,*l @inc *s: g mol

65.37

 E Zn = E2=

2

=32.685

g mol

 A-lica'os a5ora la s*gun,a l*+ ,* "ara,a+: 5g 65.656

=

mCu g 3 2.685 mol

g )( 5 g ) mol =2.489 gdeZn g 65.6566 mol

( 32.685 ∴ mCu

=

$72U)a corri)t l4ctrica co)"ta)t l!* d!ra)t @28 :ora" a tra4" d do" clda" lctrol'tica" co)ctada" ) "ri2 U)a d lla" co)ti) !)a di"ol!ci+) d A9NO@ * la otra !)a di"ol!ci+) d C!Cl 02 Si d!ra)t "t ti(6o " d6o"itaro) 09 d A9 ) la 6ri(ra clda 3C!?)to" 9ra(o" d C! " d6o"itaro) ) la "9!)da; SOLUCI
O1t*nga'os a5ora la 'asa at/'ica ,* la -lata:  Ag = 3<.;< g&'ol Sa1*'os 0u* la -lata ti*n* al*ncia 3> *ntonc*s:  Ag3> > 3*?=Ag Entonc*s o1t*n*'os *l -*so *0uial*nt* 0u* *n *st* caso r*sulta: 107.87

 E Ag= E 1=

g mol

1

=107.87

g mol

 A5ora tra1a*'os con *l co1r* ,* acu*r,o al co'-u*sto *s -osi1l* ,*t*r'inar  0u* la al*ncia 0u* utili@a *l co1r* *s F> + su 'asa at/'ica *s: Cu = $9.%4 g&'ol Y: CuF> >F*?=Cu

Entonc*s o1t*n*'os *l -*so *0uial*nt* ,*l co1r*: 63.54

 ECu = E2=

g mol

1

=31.77

g mol

 A5ora a-lica'os la s*gun,a l*+ ,* "ara,a+ ,* la sigui*nt* 8or'a: 2g 107.87

g mol

=

mCu g 31.77 mol

g )( 1.273  g ) mol = 0.5809 gdeCu g 107.87 mol

( 31.77 ∴ m Cu

=

$H2S di"6o) d do" clda" co)ctada" ) "ri> la 6ri(ra d lla" co)ti) !)a "ol!ci+) d A9NO@ * la "9!)da> !)a "ol!ci+) d C!Cl02 S rali=a la lctr+li"i" d!ra)t !) cirto ti(6o t * " )c!)tra &! ) la 6ri(ra clda " d6o"ita) #>1 9 d A92 S d5 dtr(i)ar- a la car9a total &! :a circ!lado * 5 la (a"a d C! d6o"itada ) l c?todo d la "9!)da clda2 SOLUCI?*?=Ag CuF>>F*? =Cu D* acu*r,o con la -ri'*ra l*+ ,* "ara,a+: ' = .0 ,* ,on,*: 0 = '& Entonc*s -ara -o,*r calcular la canti,a, ,* carga 0 0u* 5a circula,o -or la c*l,a ,*1*'os calcular -ri'*ro *l *0uial*nt* *l*ctro0uG'ico ( ,* la Ag:

107.87

 E Ag=

g mol

 Pa = nF  1 x 96.500

=1.12 x 10− g / C 

Lu*go la carga circulant* s*r6: 0 = 'Ag& = $
3

0 = $ C

∴

7ara a*riguar la 'asa ,* Cu ,*-osita,a *n la s*gun,a c*l,a -o,*'os 5ac*r  uso ,* la s*gun,a l*+ ,* "ara,a+: mCu  ECu m Ag

=

 E Ag

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 ECu x m Ag  E Ag

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31.75 gx 0.672 g 107.8 g

= 0.197 g