Exercicis Resolts d'Electroquímica: Reaccions Redox i Piles

1. Reacció del coure amb àcids

Tenint en compte els següents potencials de reducció: Eº(H⁺/H₂) = 0,00 V, Eº(Cu²⁺/Cu) = +0,34 V i Eº(NO₃⁻/NO) = +0,96 V, indiqueu quina de les següents afirmacions és correcta.

Resposta: El coure metàl·lic reacciona amb àcid nítric i no amb àcid clorhídric.

2. Electròlisi del clorur de sodi fos

Quan s’efectua l’electròlisi del clorur de sodi fos:

Resposta: Al càtode s’obté sodi.

3. Potencial estàndard de reducció del sodi

Per al procés: Na⁺(aq) + 1 e⁻ → Na(s), tenim un potencial estàndard de reducció, a 298 K, Eº = –2,71 V. Per tant, per al procés: 2 Na⁺(aq) + 2 e⁻ → 2 Na(s) tindrem:

Resposta: Eº = –2,71 V

4. Pila de coure i zinc (Pila Daniell)

Coneixem els potencials estàndards de reducció a 298 K dels següents parells redox: Eº(Cu²⁺|Cu) = +0,34 V i Eº(Zn²⁺|Zn) = –0,76 V. En una pila construïda amb aquests parells, l’elèctrode de zinc:

Resposta: Disminueix la seva massa mentre funciona la pila.

5. Càlcul del nombre d'oxidació del manganès

En l'electròlisi d'una sal de manganès es produeixen 2,56 g de manganès metàl·lic quan s'hi fa passar un corrent elèctric de 10 A durant 30 minuts. Calcula quin és el nombre d'oxidació del manganès en aquesta sal.

Dades: Constant de Faraday (F) = 9,65·10⁴ C·mol⁻¹. Massa atòmica relativa del Mn = 54,94.

Resposta: 4

6. Càlcul de massa en una pila alcalina

En una pila alcalina es produeix l’oxidació del zinc sòlid a òxid de zinc en medi bàsic i la reducció del diòxid de manganès sòlid a òxid de manganès(III) també en medi bàsic. Calculeu quina massa de substància s’haurà dissolt en l’ànode quan la pila hagi generat un corrent de 500 mA durant 3 hores.

Dades: Massa atòmica relativa del Zn = 65,39. Massa molecular relativa del MnO₂ = 86,94. Constant de Faraday (F) = 9,65·10⁴ C·mol⁻¹.

Resposta: 1,83 g de Zn

7. Electrons intercanviats en una reacció redox

En dissolucions àcides, l'ió Cr₂O₇²⁻ oxida l'ió Fe²⁺ i el transforma en Fe³⁺, alhora que ell es redueix i forma l’ió Cr³⁺ i aigua. El nombre d'electrons intercanviats en aquesta reacció, per cada mol d’ió dicromat, és:

Resposta: 6

8. Definició de metalls actius

Anomenem metalls actius aquells metalls que reaccionen amb els àcids per donar la sal corresponent i hidrogen gas. Un metall serà actiu quan:

Resposta: El seu potencial estàndard de reducció a 25 ºC sigui negatiu.

9. Reacció entre estany i sulfat de coure (II)

Tenint en compte els potencials de reducció dels següents parells redox: Eº(Cu²⁺/Cu) = +0,34 V i Eº(Sn²⁺/Sn) = –0,14 V. En submergir una làmina d’estany en una solució blava de sulfat de coure (II):

Resposta: Observarem com la solució de sulfat de coure(II) anirà perdent el seu color blau.

10. Reducció en el procés siderúrgic

En el procés siderúrgic representat per l’equació química: Fe₂O₃(s) + 3 CO(g) → 2 Fe(s) + 3 CO₂(g).

Resposta: El Fe₂O₃ es redueix.

11. Identificació d'un procés de reducció

Indiqueu quin dels processos següents és una reducció:

Resposta: SO₃²⁻ → S²⁻