1. Dibuixa l'esquema d'una pila basada en la reacci: Cu(s) + 2 Ag+ (aq) Cu2+ (aq) + 2 Ag(s) Calcula la fem de la pila Eo (Cu2+ /Cu)= +0'34V, Eo (Ag+ /Ag)= +0'80V Oxidaci (node) pol (-) : Cu(s) Cu2+ (aq) + 2 e- Reducci (ctode) pol (+) : 2 Ag+ (aq) + 2 e- Ag(s) Eo pila = Eo ctode Eo node Eo pila = 0'8 0'34 = 0'46 V Representaci de la pila: Cu(s) | Cu2+ (aq) || Ag+ (aq)| Ag(s) 2. A partir de la representaci de la pila Pt| Fe2+ (aq), Fe3+ (aq) || Cl2 (g)| Cl- (aq)|Pt Eo (Fe3+ /Fe2+ )= +0'77V, Eo (Cl2 /Cl- )= +1'36V Oxidaci (node) pol (-) : Fe2+ (aq) Fe3+ (aq) + e- Reducci (ctode) pol (+) : Cl2 (g) + 2 e- 2 Cl- (aq) Eo pila = Eo ctode Eo node Eo pila = 1'36 0'77 = 0'59 V Reacci global: 2 Fe2+ (aq) + Cl2 (g) 2 Cl- (aq) + 2 Fe3+ (aq) 3. Esquema, representaci, semireaccions, ctode i node, fem, moviment dels ions en el pont sal, polaritat del electrodes d'una pila que funcione amb Pb 2+ /Pb i amb Zn 2+ /Zn Eo (Pb2+ /Pb)= - 0'13V, Eo (Zn2+ /Zn)= - 0'76V. El parell redox de major potencial de reducci ser el ctode, cont l'oxidant ms fort, que es reduir. Ser el Pb2+ Reduci (ctode) pol (+) : Pb2+ (aq) + 2 e- Pb(s) Oxidaci (node) pol (-) : Zn(s) Zn2+ (aq) + 2 e- Eo pila = Eo ctode Eo node = -0'13 - (-0'76) = 0'63 V Representaci de la pila: Zn(s) | Zn2+ (aq) || Pb2+ (aq)| Pb(s) Reacci global: Pb2+ (aq) + Zn(s) Zn2+ (aq) + Pb(s) 4. Indica els agents oxidant i reductor ms forts: Fe3+ , NO3 - , H2 O2 , Ag, Cl- , Eo (Cl2 /Cl- )= +1'36 V, Eo (O2 /H2 O2 )= +0'68 V, Eo (Ag+ /Ag)= +0'80 V, Eo (Fe3+ /Fe2+ )= +0'77 V, Eo (H2 O2 /H2 O)= +1'77 V, Eo (NO3 - /NO)= +0'96 V, Primerament identificarem les espcies que poden actuar com a oxidants (poden disminuir el seu Nox) i les espcies que poden actuar com a reductors (poden augmentar el seu Nox). Oxidants: Fe3+ , NO3 - , H2 O2 Reductors: H2 O2 , Ag, Cl- S'observa que el H2 O2 pot actuar de les dues formes. L'oxidant ms fort ser el de major potencial de reducci ( NO3 - > H2 O2 > Fe3+ ). El reductor ms fort ser el de menor potencial de reducci:(H2 O2 > Ag > Cl- ) Nota: Hem considerat que el NO3 - i el H2 O2 es troben en medi cid, ja que el seu potencial depn de [H+ ] 5. Prediu si les segents reaccions sn espontnias en el sentit en el que estan escrites les equacions: a) Cl2 (g) + 2 Br- (aq) 2Cl- (aq) + Br2 (g) b) Zn2+ (aq) + Sn(s) Zn(s) Sn2+ (aq) c) 2 H+ (aq) + 2 I- (aq) H2 (g) + I2 (aq) L'espontanetat est determinada per Oxidant ms fort + Reductor ms fort Oxidant ms dbil + Reductor ms dbil Sent l'oxidant ms fort l'espcie amb ms tendncia a reduir- se o siga la d'un potencial de reducci ms alt I el reductor ms fort l'espcia amb ms tendncia a oxidar- se o siga la d'un potencial de reducci ms baix. Tamb poden determinar l'espontanetat calculant la fem de la possible pila que es formaria. Si Epila > 0 ser espontnia. 6. a) Eo (Cl2 /Cl- )= +1'36V, Eo (Br2 /Br- )= +1'07V El Cl2 s l'oxidant ms fort i el Br- el reductor ms fort Cl2 (g) + 2 Br- (aq) 2Cl- (aq) + Br2 (g) espontnia A ms Cl2 Cl- (ctode) i Br- Br2 (node) Epila = 1'36-1'07= 0'29V b) Eo (Zn2+ /Zn)= -0'76V, Eo (Sn2+ /Sn)= - 0'14V El Sn2+ s l'oxidant ms fort i el Zn el reductor ms fort. Zn2+ (aq) + Sn(s) Zn(s) + Sn2+ (aq) no espontnia A ms Zn2+ Zn (ctode) i SnSn2+ (node) Epila = -0'76-(-0'14)= -0'62V c) Eo (I2 /I- )= +0'54V, Eo (H+ /H2 )= 0V El I2 s l'oxidant ms fort i el H2 el reductor ms fort 2 H+ (aq) + 2 I- (aq) H2 (g) + I2 (aq) no espontnia A ms H+ H2 (ctode) i I- I2 (node) Epila = 0-0'54= -0'54V 7. Indica quina/es de les segents espcies (F- , Cl2 , H+ , Cu2+ , Fe2+ i Zn2+ ) pot oxidar als ions I- a I2 . Eo (Cl2 /Cl- )= +1'36 V, Eo (F2 /F- )= +2'87 V, Eo (Cu2+ /Cu)= +0'34 V, Eo (Fe3+ /Fe2+ )= +0'77 V, Eo (Zn2+ /Zn)= -0'76 V, Eo (Fe2+ /Fe)= -0'44 V, Eo (I2 /I- )= +0'54 V Per a oxidar als ions I- necessiten un oxidant, primerament e independent del seu potencial hem d'eliminar les espcies que siguen reductores. El F- s un reductor. El Fe2+ pot actuar com a reductor i oxidar-se a Fe3+ , per tamb pot actuar com a oxidant i reduir-se a Fe. Poden oxidar als ions I- els oxidants que tinguen un potencial de reducci major que el de par Eo (I2 /I- )= +0'54 V. Observant els valors deduim que noms el Cl2 podria oxidar als ions I- . Nota: El Fe2+ no pot oxidar al I- ,per el Fe3+ si que podria. 8. Raona qu passar si: a)Agitem una dissoluci de Fe3+ amb una cullera de plata b) Mesclem una dissoluci de Ag + amb una dissoluci de Zn 2+ c) Agitem una dissoluci de HCl amb una cullera de coure. d) Removem una dissoluci de HNO 3 amb una vareta de coure. Eo (Cl2 /Cl- )= +1'36 V, Eo (Cu2+ /Cu)= +0'34 V, Eo (Ag+ /Ag)= +0'80 V, Eo (Fe3+ /Fe2+ )= +0'77 V, Eo (Zn2+ /Zn)= -0'76 V, Eo (NO3 - /NO)= +0'96 V, En tots els casos per a que passe alguna cosa (hi haja reacci) caldr que reaccionen un oxidant amb un reductor i que el potencial de reducci de l'oxidant (ctode) siga major que el potencial de reducci del reductor (node) a) El Fe 3+ s un oxidant i la Ag un reductor per com Eo (Fe3+ /Fe2+ )= +0'77 V < Eo (Ag+ /Ag)= +0'80 V, no hi ha reacci b) Tant el Ag + com el Zn 2+ sn noms oxidants. No hi ha reacci. 9. c) La dissoluci de HCl cont un oxidant el H+ i un reductor el Cl- . El Cu s un reductor i noms podria reaccionar amb el H+ per com Eo (H+ /H2 )= 0'0 V < Eo (Cu2+ /Cu)= +0'34 V. No hi ha reacci d) La dissoluci de HNO3 cont dos oxidants el H+ i el NO3 - , qualsevol dels dos podria oxidar al Cu. Ja hem vist en c) que el H+ no podia, per com Eo (NO3 - /NO)= +0'96 V > Eo (Cu2+ /Cu)= +0'34 V Si que hi ha reacci. Nota: El potencial del NO3 - depn del pH, i el valor de 0'96 V s en medi cid. Una sal de NaNO3 , amb un pH=7 no donaria un potencial per al nitrat tant elevat i possiblement no reaccionaria amb el Cu. 10. Indica qu es forma al ctode i a l'node durant l'electrlisi de: a) Sal fosa de NaCl b) Dissoluci aquosa de NaNO3 c) Dissoluci aquosa de AgI d) Dissoluci aquosa de CuF2 e) Dissoluci aquosa de MgSO4 utilitzant electrodes de Cu. Durant l'electrolis es descarrega al ctode (pol -) el cati ms oxidant (del de major potencial) I a l'node (pol +) l'ani ms reductor (el de menor potencial). En aquest procs entran en competncia tant els ions de la sal com els del dissolvent e incls l'electrode metllic utilitzat com node pot oxidar-se. a) NaCl Na+ + Cl- Ctode (-): Na+ + 1 e- Na node (+): 2 Cl- Cl + 2e- 11. b) NaNO3 Na+ + NO3 - A ms l'aigua proporciona H2 O H+ + OH- Ctode es descarrega l'i positiu (Na+ o H+ ) ms oxidant. Com Eo (H+ /H2 )=-0'42V > Eo (Na+ /Na)=-2'71V, es descarregar H+ 2H+ + 2e- H2 node es descarrega l'i negatiu (NO3 - o OH- ), per l'i nitrat NO3 - no pot oxidar-se ms, per tant es descarregar OH-. 4OH- O2 + H2 O + 4e- c) AgI Ag+ + I- A ms l'aigua proporciona H2 O H+ + OH- 12. Ctode es descarrega l'i positiu (Ag+ o H+ ) ms oxidant. Com Eo (Ag+ /Ag)=+0'80V > Eo (H+ /H2 )=-0'42V, es descarregar Ag+ Ag+ + e- Ag node es descarrega l'i negatiu (I- o OH- ) ms reductor. Com Eo (I2 /I- )= +0'54V < Eo (O2 /OH- )=+0'81V, es descarregar I- 2I- I2 + 2e- d) CuF2 Cu2+ + 2F- A ms l'aigua proporciona H2 O H+ + OH- Ctode es descarrega l'i positiu (Cu2+ o H+ ) ms oxidant. Com Eo (Cu2+ /Cu)=0'34V > Eo (H+ /H2 )=-0'42V, es descarregar Cu2+ Cu2+ + 2e- Cu 13. node es descarrega l'i negatiu (F- o OH- ), ms reductor. Com Eo (O2 /OH- )=+0'81V < Eo (F2 /F- )= +2'87V , es descarregar OH- 4OH- O2 + H2 O + 4e- e) MgSO4 Mg2+ + SO4 2- A ms l'aigua proporciona H2 O H+ + OH- Ctode es descarrega l'i positiu (Mg2+ o H+ ) ms oxidant. Com Eo (H+ /H2 )=-0'42V > Eo (Mg2+ /Mg)=-2'37V, es descarregar H+ 2H+ + 2e- H2 node es descarrega l'i negatiu (SO4 2- o OH- ) ms reductor u oxidar-se l'electrode de Cu. El SO4 2- no pot descarregar-se ja que no pot oxidar-se ms. Com Eo (Cu2+ /Cu)= +0'34V < Eo (O /OH- )=+0'81V, s'oxida el Cu 14. Per dos cisternes electroltiques conectades en srie circula la mateixa crrega.Si en la 1 es descarreguen 0'4 mol de Zn2+ quants mols d'Al3+ es descarreguen en la 2? Les semireaccions de descrrega del Zn2+ i de l'Al3+ sn: Zn2+ + 2e- Zn Al3+ + 3e- Al I seguint l'estequiometria Com circula la mateixa crrega Q, si dividim les dos expressions: Q n F Almol Q n F Znmol AlZn ++ == ++ 32 3 1 2 1 32 + === + + + 3 27'0 3 4'02 3 2 3 2 3 Almoln n n Al Zn Al 15. Per una cisterna que cont CaCl2 fos, passa un corrent de 0452 A durant 15 hores. Descriu els processos que tenen lloc al ctode i a l'node i calcula la massa de Ca que es dipositar i el volum de Cl2 en C.N. Que s'alliberar. Al ctode es produir la reducci del Ca2+ Ca2+ + 2e- Ca La crrega Q que circula s Q= It = 0452 15 3600 = 24408 C Seguint l'estequiometria es compleix CadegMnm Cademoln n Q n F Camol r 505'01'400126'0 0126'0 8'2440965002 1 2 1 === === 16. A l'node es produir l'oxidaci del Cl- : 2 Cl- + 2e- Cl2 Seguint l'estequiometria es compleix 2 2 2 28'04'220126'0/4'22 0126'0 8'2440965002 1 2 1 CldeLmolLnV Cldemoln n Q n F Clmol === === 17. En l'electrlisi d'una dissoluci aquosa de CuSO4 . Calcula: a) El temps que ha de circular un corrent de 2 A per a que es dipositen 25 g de Cu. b) Volum d'oxigen que s'allibera a 25C i 1 atm Al ctode es descarrega el Cu2+ Cu2+ + 2e- Cu Segons l'estequiometria es compleix: s I Q ttIQ CQ Q mol F Cumol Cumol mol g g M m n Q n F Cumol Cu Cu Cu 37635 2 75270 ; 7527039'0965002; 39'0 2 1 39'0 5'63 25 ; 2 1 ==== === ==== 18. A l'node es descarrega el OH- 4OH- O2 + H2 O + 4e- Seguint l'estequiometria es compleix 2 2 2 8'4 1 298082'0195'0 195'0 75270965004 1 4 1 2 2 2 22 OL P TRn V Odemoln n Q n F Omol O O O OO === ===