Química
               2012




   Clase Nº 17
         Electrólisis

Profesor: Antonio Huamán
                       1
ELECTRÓLISIS
Es el proceso por el que se utiliza el paso de la corriente
eléctrica continua a través de una disolución o de un
electrolito fundido para producir una reacción redox no
espontánea
La palabra Electrólisis viene de las raíces electro,
electricidad y lisis, separación




                                                          2
COMPONENTES DE LOS PROCESOS ELECTROLÍTICOS




     Esquema general de un proceso electrolítico


                                                   3
Celda o Cuba Electrolítica
Recipiente donde se realiza el proceso electrolítico, contiene a los
electrolitos.

Electrolito
Sustancia que permite la conducción eléctrica a través de sus iones en
movimiento, generalmente se descomponen en el proceso. Son
principalmente compuestos iónicos fundidos o disueltos en agua.

Electrodo
Son barras sólidas conductoras de la electricidad que en contacto con
el electrolito logran la reacción de oxidación y reducción.
Pueden ser:
 
Activos: Participan en la reacción y por lo tanto sufren cambios
químicos durante el proceso.
         Ejemplos: Zn, Cu, Ag, Fe, Sn, etc.

Inertes: No sufren cambios químicos en el proceso.
        Ejemplos: Grafito, Pt, etc.


                                                                         4
Ejemplo 1: La Electroquímica estudia la interrelación entre las
reacciones redox y la corriente eléctrica. Al respecto, Indique la
secuencia de verdad (V) o falsedad (F) de las siguientes
proposiciones
II.Los procesos electroquímicos se clasifican en electrolíticos y
galvánicos
III.En las celdas electrolíticas la corriente proviene de una fuente
externa
IV.Los electrodos de las celdas se denominan anión y catión

Rpta:

Ejemplo 2: Señale la alternativa INCORRECTA respecto a los
siguientes conceptos

A) Ánodo, electrodo donde se produce la oxidación.
B) Ampere, unidad de intensidad de corriente eléctrica.
C) Conductores de segunda especie, sales iónicas fundidas ó en
solución.
D) Ánodo, electrodo negativo de una celda electrolìtica
E) Conductores de primera especie, metales al estado sólido.           5
ASPECTOS CUALITATIVOS DE LA ELECTRÓLISIS

 Consiste en reconocer los productos obtenidos en los
 electrodos en cada celda electrolítica.

Ejemplo 1: Electrólisis del cloruro de sodio fundido NaCl(s)
                                                         i
                                                    i
               Cátodo                          Ánodo         (+)     (-)
                  (-)              CL 2(g)     (+)
                                                               Bateria


       Na(l)              Na
                               +
                                   -
                            Cl



                                                  Electrodo
                                       Celda o cuba electrolítica
                        Electrolito


                                                                           6
Semireacciones en el:

       Cátodo:

        Ánodo:

Reacción neta :


Ejemplo 2: Electrólisis del agua
    La reacción de descomposición del agua no es
    espontánea: para que se produzca es necesario un
    aporte de energía. Esta energía se puede suministrar
    mediante la electrolisis, pero como el agua pura tiene
    una conductividad muy baja es necesario añadir un poco
    de ácido sulfúrico o de hidróxido sódico para que el
    agua sea lo suficientemente conductora.



                                                             7
Semireacciones en el:

   Cátodo:

   Ánodo:

 Reacción neta :




Reglas prácticas para predecir los productos de electrólisis de
soluciones concentradas
  Los cationes del grupo IA (Li+, Na+, …) en medio acuoso no se
   reducen, solo se reduce el agua, generando H2 gaseoso en el
   cátodo.
  Los oxoaniones nitrato (NO3-), sulfato (SO4-2), fosfato (PO4-3), etc,
   no se oxidan, solo se oxida el agua, generando O2 gaseoso en el
   ánodo.
                                                                     8
Ejemplo: (UNI-1983-I) Elija la respuesta correcta: En una
electrólisis de agua con un poco de ácido sulfúrico, en los
electrodos se obtiene:

   •     El oxígeno y el hidrógeno se recogen en el cátodo.
   •     En el cátodo se recoge SO3 y en el ánodo O2.
   •     En el cátodo se recoge oxígeno y en el ánodo hidrógeno.
   •     En el cátodo se recoge O2 y en el ánodo el SO3.
   •     El oxígeno se obtiene en el ánodo y el hidrógeno en el
         cátodo.

Ejemplo: (UNI-2002-I) En relación a la electrólisis del cloruro de
sodio fundido, determine las proposiciones verdaderas (V) o las
falsas (F) y marque la alternativa que corresponda:

•En el ánodo ocurre la formación de cloro gaseoso Cl2(g).
•En la celda ocurre sólo la oxidación.
•En el cátodo se deposita el sodio.

A) VVV        B) VVF       C) VFV         D) VFF        E) FFF
                                                                     9
ASPECTOS CUANTITATIVOS DE LA ELECTRÓLISIS
LEYES DE FARADAY
Los   procesos    electrolíticos están
gobernados por dos leyes fundamentales
conocidas como leyes de Faraday.
 Primera Ley de Faraday

   La masa de una sustancia que se
   libera o deposita en un electrodo es
   directamente proporcional a la
   cantidad de carga que atraviesa por
   la celda

                                Q: cantidad de carga (Coulumb)
                                         Q=Ixt
                                I: Intensidad de corriente (Ampere)
                                T: tiempo (segundo)

    Eq – g: equivalente gramo
                                                                  10
Ejemplo: Marque la secuencia correcta para la semirreacción
Ni+3(ac)    Ni (s) , que se produce en un proceso electrolítico.

III.El níquel se reduce y se deposita en el ánodo.
IV.Para el proceso se requieren de una carga equivalente a 3 F.
V.Se requieren 0,60 F para depositar 5,87 g de níquel.
Dato: P.A (Ni = 58,70)

H)VVV           B) VVF       C) VFF        D) FVF         E) VFV

Solución:




                                                                   11
Ejemplo: Determine los gramos de magnesio que se depositan
en el cátodo de una celda electrolítica cuando una corriente de
19,3 A circula durante 1 200 segundos a través de MgCℓ 2( ℓ)
P.A(Mg = 24,0)

•3,48       B) 2,28    C) 2,88      D) 5,88      E) 8,88

Solución:




                                                                  12
 Segunda Ley de Faraday

   Si por dos o mas celdas conectadas en serie pasa la
   misma cantidad de electricidad la cantidad de sustancia
   producida en sus electrodos es proporcional a sus
   pesos equivalentes




  Ejemplo:




     P.A.(Sn) = 118     P.A.(Cu) = 63,5      P.A.(Fe) = 56   13
Se cumple:                                                               


Ejemplo: Dos celdas conectadas en serie, contienen soluciones
de ZnCl2 y AgNO3 respectivamente. ¿Cuántos gramos de Ag se
depositan en la segunda celda, si en la primera se depositaron
3,27 g de Zinc?
Pesos Atómicos: Zn = 65,4 ; Ag = 108

A) 5,4        B) 13,6                 C) 10,8                 D) 17,6        E) 6,54
Solución:




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ELECTRÓLISIS

  • 1.
    Química 2012 Clase Nº 17 Electrólisis Profesor: Antonio Huamán 1
  • 2.
    ELECTRÓLISIS Es el procesopor el que se utiliza el paso de la corriente eléctrica continua a través de una disolución o de un electrolito fundido para producir una reacción redox no espontánea La palabra Electrólisis viene de las raíces electro, electricidad y lisis, separación 2
  • 3.
    COMPONENTES DE LOSPROCESOS ELECTROLÍTICOS Esquema general de un proceso electrolítico 3
  • 4.
    Celda o CubaElectrolítica Recipiente donde se realiza el proceso electrolítico, contiene a los electrolitos. Electrolito Sustancia que permite la conducción eléctrica a través de sus iones en movimiento, generalmente se descomponen en el proceso. Son principalmente compuestos iónicos fundidos o disueltos en agua. Electrodo Son barras sólidas conductoras de la electricidad que en contacto con el electrolito logran la reacción de oxidación y reducción. Pueden ser:   Activos: Participan en la reacción y por lo tanto sufren cambios químicos durante el proceso. Ejemplos: Zn, Cu, Ag, Fe, Sn, etc. Inertes: No sufren cambios químicos en el proceso. Ejemplos: Grafito, Pt, etc. 4
  • 5.
    Ejemplo 1: LaElectroquímica estudia la interrelación entre las reacciones redox y la corriente eléctrica. Al respecto, Indique la secuencia de verdad (V) o falsedad (F) de las siguientes proposiciones II.Los procesos electroquímicos se clasifican en electrolíticos y galvánicos III.En las celdas electrolíticas la corriente proviene de una fuente externa IV.Los electrodos de las celdas se denominan anión y catión Rpta: Ejemplo 2: Señale la alternativa INCORRECTA respecto a los siguientes conceptos A) Ánodo, electrodo donde se produce la oxidación. B) Ampere, unidad de intensidad de corriente eléctrica. C) Conductores de segunda especie, sales iónicas fundidas ó en solución. D) Ánodo, electrodo negativo de una celda electrolìtica E) Conductores de primera especie, metales al estado sólido. 5
  • 6.
    ASPECTOS CUALITATIVOS DELA ELECTRÓLISIS Consiste en reconocer los productos obtenidos en los electrodos en cada celda electrolítica. Ejemplo 1: Electrólisis del cloruro de sodio fundido NaCl(s) i i Cátodo Ánodo (+) (-) (-) CL 2(g) (+) Bateria Na(l) Na + - Cl Electrodo Celda o cuba electrolítica Electrolito 6
  • 7.
    Semireacciones en el: Cátodo: Ánodo: Reacción neta : Ejemplo 2: Electrólisis del agua La reacción de descomposición del agua no es espontánea: para que se produzca es necesario un aporte de energía. Esta energía se puede suministrar mediante la electrolisis, pero como el agua pura tiene una conductividad muy baja es necesario añadir un poco de ácido sulfúrico o de hidróxido sódico para que el agua sea lo suficientemente conductora. 7
  • 8.
    Semireacciones en el: Cátodo: Ánodo: Reacción neta : Reglas prácticas para predecir los productos de electrólisis de soluciones concentradas  Los cationes del grupo IA (Li+, Na+, …) en medio acuoso no se reducen, solo se reduce el agua, generando H2 gaseoso en el cátodo.  Los oxoaniones nitrato (NO3-), sulfato (SO4-2), fosfato (PO4-3), etc, no se oxidan, solo se oxida el agua, generando O2 gaseoso en el ánodo. 8
  • 9.
    Ejemplo: (UNI-1983-I) Elijala respuesta correcta: En una electrólisis de agua con un poco de ácido sulfúrico, en los electrodos se obtiene: • El oxígeno y el hidrógeno se recogen en el cátodo. • En el cátodo se recoge SO3 y en el ánodo O2. • En el cátodo se recoge oxígeno y en el ánodo hidrógeno. • En el cátodo se recoge O2 y en el ánodo el SO3. • El oxígeno se obtiene en el ánodo y el hidrógeno en el cátodo. Ejemplo: (UNI-2002-I) En relación a la electrólisis del cloruro de sodio fundido, determine las proposiciones verdaderas (V) o las falsas (F) y marque la alternativa que corresponda: •En el ánodo ocurre la formación de cloro gaseoso Cl2(g). •En la celda ocurre sólo la oxidación. •En el cátodo se deposita el sodio. A) VVV B) VVF C) VFV D) VFF E) FFF 9
  • 10.
    ASPECTOS CUANTITATIVOS DELA ELECTRÓLISIS LEYES DE FARADAY Los procesos electrolíticos están gobernados por dos leyes fundamentales conocidas como leyes de Faraday.  Primera Ley de Faraday La masa de una sustancia que se libera o deposita en un electrodo es directamente proporcional a la cantidad de carga que atraviesa por la celda Q: cantidad de carga (Coulumb) Q=Ixt I: Intensidad de corriente (Ampere) T: tiempo (segundo) Eq – g: equivalente gramo 10
  • 11.
    Ejemplo: Marque lasecuencia correcta para la semirreacción Ni+3(ac) Ni (s) , que se produce en un proceso electrolítico. III.El níquel se reduce y se deposita en el ánodo. IV.Para el proceso se requieren de una carga equivalente a 3 F. V.Se requieren 0,60 F para depositar 5,87 g de níquel. Dato: P.A (Ni = 58,70) H)VVV B) VVF C) VFF D) FVF E) VFV Solución: 11
  • 12.
    Ejemplo: Determine losgramos de magnesio que se depositan en el cátodo de una celda electrolítica cuando una corriente de 19,3 A circula durante 1 200 segundos a través de MgCℓ 2( ℓ) P.A(Mg = 24,0) •3,48 B) 2,28 C) 2,88 D) 5,88 E) 8,88 Solución: 12
  • 13.
     Segunda Leyde Faraday Si por dos o mas celdas conectadas en serie pasa la misma cantidad de electricidad la cantidad de sustancia producida en sus electrodos es proporcional a sus pesos equivalentes Ejemplo: P.A.(Sn) = 118 P.A.(Cu) = 63,5 P.A.(Fe) = 56 13
  • 14.
    Se cumple:                                                        Ejemplo: Dos celdas conectadas en serie, contienen soluciones de ZnCl2 y AgNO3 respectivamente. ¿Cuántos gramos de Ag se depositan en la segunda celda, si en la primera se depositaron 3,27 g de Zinc? Pesos Atómicos: Zn = 65,4 ; Ag = 108 A) 5,4 B) 13,6 C) 10,8 D) 17,6 E) 6,54 Solución: 14