Serie 1 Electroquímica

Erick Xetiel Vega Del Pilar

ELECTROQUÍMICA: SERIE DE PROBLEMAS FECHA: 7-SEP-2015

1.- Una solución de ácido acético 0.185 mol dm -3  tiene una conductancia de 234μmho. Si la constante de la celda es 105 m -1, calcule la constante de equilibrio del ácido acético. C = 0.185 mol/L

K a = ¿?

G = 2.34 x 10-4 S

ℓ -1  = 105 m

==∙ ℓ = 2.34  10− 105 − =0.02457 − − 1  1  10000   0.02457         = Λ =  = 0.185  − ∙ 1000  ∙ 1  ∙ 1  = 1.3281 1.3281 − Suponiendo condiciones estándar a 1 atm y 298 K:

=Λ  = 390.71 −    −  1.3281  Λ    − − = .   ∴  =  ∙ Λ Λ = 0.185 185   − ∙ 390.71 −  − 1.3281   1  Λ   1  390.71 −  2.- Una celda de conductancia consta de 2 electrodos cada uno con un área de 4.2 x 10 -4 m2 y están separados por 0.02 m. Cuando la celda se llena lle na con una solución -4 de nitrato de potasio 6.13 x 10 M, la resistencia es de 26.7 Ω. ¿Cuál es la conductividad molar de la solución? (Nota: la determinación se hace al pasar la corriente en una sola interfase: electrodo-solución).  A = 4.2 x 10-4 m2 ;

ℓ = 0.02 m ; Λ =¿? ℓ = 0.02  = .   = 47.6 47.622 −   4.2  10−  . 

CKNO3 = 6.13 x 10-4 mol L-1 R = 26.7 Ω

 = 1 = 26.71 Ω = 0.03745 03745    ℓ 0.03745  1  Λ =  ∙  = 6.13  10−  − ∙ 1000  ∙ 47.62 62 − =. −

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3.- (a) Demuestre que la resistencia medida entre dos lados opuestos de una película delgada de Cu en forma cuadrada, no depende del tamaño del cuadrado, por lo que la resistencia de estas películas puede expresarse en “ohm -área cuadrada”. (b) Una película delgada de cobre tiene una resistencia de 0.6 ohm-área cuadrada. ¿Cuál es su espesor? (a) Definición de resistencia para un alambre:

 =  ∙ ℓ

s

ℓ

Haciendo una analogía para el sistema cuadrado: Donde s = a ⋅ a = a2  Por lo tanto:



 =  ∙ ℓ

s

 (b)

ℓ

 ∙  =  ∙ ℓ ∙  = ℓ ≡  ∙ á 

 = 1.7  10− Ω ∙   Ω ∙ á  = 35.3  10 á  ℓ =  ∙  = 0.6 1.7   10− Ω ∙ 

4.- (a) Calcular la resistencia de una barra de grafito de 10 cm de largo y 7.5 mm de diámetro (considerar el valor de la conductividad del grafito como 4 x 10 4 S/m. (b) Repetir el cálculo si ahora el cilindro presenta 9 mm de diámetro en un extremo y 6 mm en el otro.

(a)

 = 4  10∙ 1 = 2.5  10− Ω ∙   =  ℓ = 0.10   = 3.75 10−  = 4.4178  10−   10− Ω ∙ 0.10  = .   =  ∙ ℓ = 2.5 4.4178  10− 

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(b) El cilindro tiene forma de un cono trunco, por lo tanto r = 3 x 10 R = 4.5 x 10-3 m; h = 0.10 m Volumen del cono trunco =

 

-3

∙  ∙ ℎ ∙      ∙  = 4.4768 x 10

my

-6

 m3

Estrictamente se tendría que resolver la integral para radio en función de la altura del cono; de menor a mayor altura, el radio va disminuyendo, por lo tanto, la sección transversal del sistema no es constante.

Para simplificar el sistema, se propone convertirlo en un circuito en serie equivalente de dos cilindros, cuya suma de volúmenes es igual al volumen del cono trunco; y así la suma de resistencias de cada cilindro sería equiv alente a la resistencia del cono trunco.

ℓ = 0.04584  ℓ = 0.05 

S   2

S 1

ℓ

ℓ

 = 3  10−  = 2.827  10−   = ℓ = 0.04584 2.827  10−  =1.296  10−   = 4.5  10−  = 6.362  10−   = ℓ = 0.05 6.362 10−  =3.181  10−     =   0.04584  = 0.04053 Ω  =  ∙ ℓ = 2.5  10− Ω ∙  2.827  10−   = 0.01964 Ω  =  ∙ ℓ = 2.5  10− Ω ∙  6.3620.05  10−   =    = .  Página 3 de 5

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5.- Cuando una corriente de 3 A fluye durante 8 min a trav és de una celda formada por dos electrodos de platino en una solución de Cu(NO 3)2  en HNO 3  diluido, se depositan 0.36 g de Cu en el cátodo. Calcular la eficiencia de la corriente para que se deposite el cobre tomando en cuenta: a) la carga; b) la masa Cu2+ (ac) + 2 e- 

Cu° (s)

−  63.55    =  ∙  = 2  (96500  ) = 3.3  10−  (a)

=3  8  160  = 1440   =   = 1440  3.3  10− = 0.4 742  0.36  ∗ 100 = . %  = 0.4742  (b)

 = 1093.15   =  = 3.30.36  10−  ∗ 100 = . %  = 1093.15 1440  6.- Se hace pasar corriente a una solución que contiene KCl 0.10 M a 25°C. Un coulombímetro de plata en serie con la celda de KCl mostró que 0.613 g de plata fueron transferidos de un electrodo al otro durante la electrólisis. La porción catódica que pesaba 117.51 g fue drenada y en el análisis se encontró 0.56662 % de KCl. La porción anódica que pesaba 121.45 g fue drenada y se encontró que contenía 0.57217 % de KCl. La porción central de la celda de Hittorf se encontró con un 0.74217 % de KCl. Tomando en cuenta el uso de electrodos inertes, encontrar t +

0.613   = 5.68  10−    = 107.9 / Suponiendo que la densidad de la solución es de 1 g/mL, la concentración de KCl en masa es de 0.7455 %.

Á:

 = 117.51 0.7455 % = 0.8760  = 117.51 0.56662 % = 0.6658  Δ = 0.8760   0.6658  = 0.2102  Página 4 de 5

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Ó  :

0.2102  = 2.82  10−  74.55  −

Ú  : 5.68  10−  Equivalentes de Cl  que llegan por migración = 5.68  10−−   Equivalentes de Cl - perdidos por electrólisis = -

: 5.68  10−   5.68  10−−  = 2.8 2  10−   10−  =0.504 − = 1  2.82 5.68  10− 

+ = 1  − =.

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