Práctica C alifi cada Nº 4 Integrantes: Mirko Thomas Nevado Capcha, Omar Antonio Jiménez Gaspar Un grupo de estudiantes de ingeniería química está trabajando durante sus vacaciones en uno de los proyectos de su profesor de química, quien les encomienda tareas específicas:
1. (3.5 ptos.) Tarea 1:
La primera tarea encomendada consiste en realizar recubrimientos metálicos sobre tres placas idénticas, por medio de procesos de electrólisis. La primera placa será recubierta con cadmio (Cd, masa molar: 112,4 g/mol), por electrólisis de una solución que contiene iones Cd 2+; la segunda con zinc (Zn, masa molar: 65,38 g/mol), por electrólisis de una solución que contiene iones Zn 2+y, la tercera con níquel (Ni, masa molar: 58,69 g/mol), por electrólisis de una solución que contiene iones Ni 2+. Para los tres procesos se emplea la misma corriente, pero es necesario que se deposite la misma masa de recubrimiento en cada una de las placas. El grupo no se pone de acuerdo en cuál será el procedimiento más adecuado, existen tres propuestas:
Pr opues ta I: Se debe aplicar la corriente exactamente durante el mismo tiempo en los tres procesos de electrodeposición.
Propuesta II:
Se debe aplicar la corriente por mayor tiempo en la electrodeposición del cadmio, un tiempo menor en la electrodeposición del zinc y un tiempo aún menos en la electrodeposición de níquel.
Propuesta III:
Se debe aplicar la corriente por mayor tiempo en la electrodeposición de níquel, un tiempo menor en la electrodeposición del zinc y un tiempo aún menor en la electrodeposición del cadmio. a) (2.5 p) ¿Con cuál de estas propuestas estaría Ud. de acuerdo? Explique su respuesta detalladamente haciendo uso de las leyes de Faraday.
b) (1 p) El fin más frecuente e importante de los recubrimientos metálicos es el de proteger a otros metales de la corrosión. El profesor les indica que de los tres iones (Cd 2+, Ni 2+ y Zn 2+) con los que se hizo las pruebas iniciales deberán elegir aquel que tenga el mayor poder oxidante. ¿Cuál será el ion elegido? Justifique su elección.
2. (6.5 ptos .) Tarea 2: La segunda tarea involucra recubrir un objeto con el ion elegido en la pregunta 1b. Se cuenta en el laboratorio con soluciones acuosas de ZnSO4(ac), CdSO4(ac) y NiSO4(ac), todas de concentración 1.5 M. Se utiliza 0.45 L de la solución elegida, una corriente de 10 amperios y un electrodo de grafito como ánodo. Dato: masa molar Zn: 65,38 g/mol a) (2 p) Escriba las semirreacciones anódica y catódica que tienen lugar, balancéelas y determine la reacción global. b) (1 p) Dibuje el esquema de la celda electrolítica indicando todos sus componentes.
c) (1 p) Determine el potencial mínimo (en estado estándar) que se requiere d) (1.5 p) Si el proceso duró 25 minutos, determine: i. la masa (en g) de metal depositado. ii. la concentración molar del ion X+2 en la solución final. iii. si el pH de la solución aumenta, disminuye o no varía. e) (1 p) Si en lugar de tener soluciones acuosas de los iones utilizados en la electrólisis se contaba tan solo con sales fundidas de ZnCl2(l), CdCl2(l) y NiCl2(l), teniendo en cuenta el ion elegido en la pregunta 1b, ¿cuáles hubieran sido las semirreacciones que habrían tenido lugar?
3. (6 ptos.) Tarea 3: La tercera tarea implica fabricar una fuente de poder que provea el voltaje necesario (considere el voltaje calculado en la pregunta 2c) para realizar el proceso de electrólisis propuesto en la Tarea 2 (solución acuosa del ion elegido). En el laboratorio se cuentan con cubetas adecuadas, puentes salinos, electrodos de platino, conectores eléctricos, voltímetros, para formar celdas galvánicas y se tienen en stock las sustancias que se muestran en la tabla.
a) (1 p) Determine qué combinación de semiceldas usaría para lograr el voltaje necesario que requiere la celda electrolítica. Justifique su elección.
b) (3 p) Para la celda elegida: i. Escriba las semirreacciones anódica y catódica de esta celda, balanceándolas para obtener la reacción REDOX global. rre ii. Indique la notación abreviada de la celda formada, a condiciones estándar. iii. Con las consideraciones dadas anteriormente, dibuje la celda galvánica, señalando todas las partes de la misma. c) (2 p) Una vez que el grupo de estudiantes empieza a hacer las pruebas, se percata de que las sustancias se encuentran en estas condiciones: [Ti 2+] = 0.8 M, PNO = 1 atm, [H +] = 1.5 M y [NO3 -] = 1.5 M. ¿Podrá todavía proveer el voltaje solicitado o se requiere buscar otra fuente alternativa?
4. (4 ptos .) T area 4: La cuarta tarea comprende una investigación y redacción de un informe que involucre estos puntos:
- (2 p) Corrosión atmosférica del hierro, concepto y reacciones que involucra. - (2 p) Protección catódica, concepto y ejemplos de ella. Se tomará en cuenta la buena redacción y ortografía del mismo en la calificación.
C orros ión atmos féric a
