Informe Nº 8Electrólisis

Profesor: Estrada Alarcón, Edmundo

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSFACULTAD DE CIENCIAS FISICASE.A.P. FISICA

Alumnos:

CODIGO / Ap. Paterno / Ap. Materno / Nombres

12130003 ANDRADE PEREIRA MIGUEL OCTAVIO

12130083 DÍAZ SORIANO MARCELO NICANOR

Lima-Ciudad universitaria, 19 de noviembre del 2012

LABORATORIO DE QUÍMICA GENERAL

TABLA DE CONTENIDO

RESUMEN................................................................................................................................................................... 3

PRINCIPIOS TEÓRICOS.........................................................................................................................................3

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL................................................................................................................4

RESULTADOS OBTENIDOS................................................................................................................................. 5

CÁLCULOS.................................................................................................................................................................. 6

DISCUSIÓN DE RESULTADOS............................................................................................................................8

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES......................................................................................................8

BIBLIOGRAFÍA......................................................................................................................................................... 8

APÉNDICE.................................................................................................................................................................. 9

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Resumen

Principios teóricos La electrólisis o electrolisis es el proceso que separa los elementos de un compuesto por medio de la electricidad. En ella ocurre la captura de electrones por los cationes en el cátodo (una reducción) y la liberación de electrones por los aniones en el ánodo (una oxidación).

Procedimiento experimental Electrolisis del KI

- Echar una solución de KI 0.5 M en el tubo en U. Introducir los electrodos en la celda y seguidamente enchufar a la corriente continua.

- Luego esperar a que sean visibles las sustancias formadas y con un gotero extraer sustancias. A la sustancia formada en el ánodo echar unas gotas de almidón. A la sustancia formada en el cátodo echar unas gotas de fenolftaleína.

Electrólisis de CuSO4

- Colocar 50 ml de KeCr2O7 más 20 gotas de etanol y empezar a controlar el tiempo- Pasado cada 10 min extraer 5 ml y trasvasar a otro erlenmeyer y añadir 5 gotas de almidón

y titular con el Na2S2O2 y anotar el volumen gastado. Purificación del cobre

- Echar 100 mL de CuSO4 en un vaso de precipitados y añadir 1 mL de H2SO4 concentrado.- Instalar como ánodo un alambre de cobre puro y como cátodo una lamina de cobre puro.- Conectar a la corriente y observar cómo se va limpiando el alambre hasta que quede del

color característico del cobre.

Discusión :

se obtuvo efectivamente lo expuesto de forma teórica , y se hizo la comprobación para cada caso

Conclusiones y recomendaciones:

en este informe pudimos comprobar que efectivamente al aplicar una corriente continua , esta , separa a la sustancia en dos iones dando como principales recomendaciones lo siguiente

Tener mucho cuidado con los electrodos , enjuagarlos con agua destilada, y tratarlos con sumo cuidado ya que son frágiles

Principios Teóricos

Electrólisis

A diferencia de las reacciones redox espontáneas, que convierten la energía química en energía eléctrica, en la electrólisis se utiliza la energía eléctrica para inducir una reacción química que es no espontánea. Este proceso se lleva a cabo en un dispositivo que se conoce como celda electrolítica. La electrólisis o electrolisis es el proceso que separa los elementos de un compuesto por medio de la electricidad. En ella ocurre la captura de electrones por los cationes en el cátodo (una reducción) y la liberación de electrones por los aniones en el ánodo (una oxidación).

Proceso

Se aplica una corriente eléctrica continua mediante un par de electrodos conectados a una fuente de alimentación eléctrica y sumergidos en la disolución. El electrodo conectado al polo positivo se conoce como ánodo, y el conectado al negativo como cátodo.

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Cada electrodo atrae a los iones de carga opuesta. Así, los iones negativos, o aniones, son atraídos y se desplazan hacia el ánodo (electrodo positivo), mientras que los iones positivos, o cationes, son atraídos y se desplazan hacia el cátodo (electrodo negativo).

La manera más fácil de recordar toda esta terminología es fijándose en la raíz griega de las palabras. Odos significa camino. Electrodo es el camino por el que van los electrones. Catha significa hacia abajo (catacumba, catástrofe). Cátodo es el camino por donde caen los electrones. Anas significa hacia arriba. Ánodo es el camino por el que ascienden los electrones. Ion significa caminante. Anión se dirige al ánodo y catión se dirige al cátodo. La nomenclatura se utiliza también en pilas. Una forma fácil también de recordar la terminología es teniendo en cuenta la primer letra de cada electrodo y asociarla al proceso que en él ocurre; es decir: en el ánodo se produce la oxidación (las dos palabras empiezan con vocales) y en el cátodo la reducción (las dos palabras comienzan con consonantes).

La energía necesaria para separar a los iones e incrementar su concentración en los electrodos es aportada por la fuente de alimentación eléctrica.

En los electrodos se produce una transferencia de electrones entre estos y los iones, produciéndose nuevas sustancias. Los iones negativos o aniones ceden electrones al ánodo (+) y los iones positivos o cationes toman electrones del cátodo (-).

En definitiva lo que ocurre es una reacción de oxidación-reducción, donde la fuente de alimentación eléctrica se

encarga de aportar la energía necesaria.

Procedimiento experimental

Primero señalaremos los materiales para el experimento

- Un tubo en U- Dos electrolitos de carbón- Fuente de corriente 10 V- Dos enchufes y cable eléctrico para conexiones- Una pipeta de 10 ml- Un vaso de precipitados

Reactivos:

- Solución A: K2Cr2O7 0.0037M - Solución B: KI al 3%- Solución C: Na2S2O3 0.022M- Fenolftaleína - Sulfato de cobre 0.5 M- Ioduro de potasio 0.5 M

I. Electrólisis de KI (electrodos insolubles)

1) Introducir una solución de KI 0.5 M en el tubo en U que servirá como celda electrolítica.2) Lavar vigorosamente el grafito que servirá como electro. 3) Hacer las instalaciones correspondientes, introducir los electrodos en la celda cuidadosamente y

seguidamente enchufar a la corriente continua.4) Luego esperar a que sean visibles las sustancias formadas y anotar las características de estas.5) Desconectar y sacar cuidadosamente los electrodos y con un gotero extraer un poco de sustancia

de ambos lados de la celda electrolítica y vaciarla en sendos tubos de ensayo sin perder de vista cuál fue el lado del cátodo y cuál del ánodo.

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6) A la sustancia formada en el ánodo echar unas gotas de almidón y el color debe tornarse azul

oscuro.7) A la sustancia formada en el cátodo echar unas gotas de fenolftaleína y el color debe tornarse

rojo grosella.

II. Electrolisis de CuSO4 (electrodos insolubles)

1) Introducir una solución de CuSO4 0.5 M en el tubo en U que servirá como celda electrolítica.2) Lavar los electros y hacer las instalaciones correspondientes, introducir los electrodos en la celda

cuidadosamente y seguidamente enchufar a la corriente continua.3) Luego esperar a que se vea una sustancia roja en el cátodo y sacar con el gotero una muestra de

la sustancia en el ánodo. Vaciar en un tubo de ensayo y echar unas gotas de fenolftaleína.

4) Posar el cátodo sobre la parte superior otro

tubo de ensayo y enjuagarlo ahí mismo con HNO3 3M.

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III. Purificación del cobre

1) Echar 100 mL de CuSO4 en un vaso de precipitados y añadir 1 mL de H2SO4 concentrado.2) Instalar como ánodo un alambre de cobre puro y como cátodo una lamina de cobre puro.3) Introducir los electrodos en el vaso y procurar que estos no choquen en ningún momento.4) Conectar a la corriente y observar cómo se va limpiando el alambre hasta que quede del color

característico del cobre.

Discusión de resultados

en los resultados , pudimos comprobar la formación de lo predicho teóricamente a través del uso fenolftaleína e incluso logramos obtener sustancias puras al 99% como en el caso del sulfato de cobre

Conclusiones y recomendaciones

en este informe pudimos comprobar que efectivamente al aplicar una corriente continua , esta , separa a la sustancia en dos iones dando como principales recomendaciones lo siguiente

Tener mucho cuidado con los electrodos , enjuagarlos con agua destilada, y tratarlos con sumo cuidado ya que son frágiles

Evitar el contacto entre cada uno de los electrodos Al momento de tomar las muestra del KI , tomar lo mas cerca de la superficie posible , para tomar

de esta manera la sustancia mas pura

Bibliografía

Raymond Chang, TITULO química, novena edición en español, editorial McGraw-Hill Interamericana, año de publicación 2007, página 848-852

Apéndice

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1) Escribir las ecuaciones de las semireacciones y las reacciones totales de los procesos primarios y secundarios que tienen lugar en los electrodos.

En la solución de KI

Ánodo:2H2O + 2e- → H2↑ + 2OH- (Oxidación)

Cátodo:2I- → I2↓ + 2e- (Reducción)

En la solución de CuSO4, las reacciones a lugar son:Ánodo:

2H2O → O2↑ + 4OH- + 4e- (Oxidación)Cátodo:

2Cu+2 + 4e- → 2Cu↓ (Reducción)En la purificación de CuSO4, las reacciones a lugar son:

Ánodo:Cu → Cu+2 + 2e- (Oxidación)

Cátodo:Cu+2 + 2e- → 2Cu↓ (Reducción)

2) ¿Qué productos se han formado, depositado y desprendido en los electrodos y que iones quedan presentes en las soluciones?

En la solución de KI, las reacciones a lugar son:Ánodo:

2H2O + 2e- → H2↑ + 2OH-

Cátodo:2I- → I2↓ + 2e

En la solución de CuSO4, las reacciones a lugar son:Ánodo:

2H2O → O2↑ + 4OH- + 4e-

Cátodo:2Cu+2 + 4e- → 2Cu↓

En la purificación de CuSO4, las reacciones a lugar son:Ánodo:

Cu → Cu+2 + 2e-

Cátodo:Cu+2 + 2e- → 2Cu↓

3) En la electrólisis de una solución de CuSO4 ¿Qué volumen de O2 (medido a condiciones normales) es liberado en el ánodo, en el tiempo que transcurre para depositar sobre el cátodo 5g de Cu?

En la solución de CuSO4, las reacciones a lugar son:Ánodo:

2H2O → O2↑ + 4OH- + 4e- (Oxidación)Cátodo:

2Cu+2 + 4e- → 2Cu↓ (Reducción)

¿ Eq O2=¿ Eq Cu❑

w324

= 563,5

2

w = 1,25g

7

Luego= 1,25 gx1mol32 g

x22,4 L1 mol

=0,88 L

4) ¿cuál es la molaridad de h+ en la solución después de la electrolisis descrita en el problema anterior . el volumen final de la solución es 300 ml?

5= Qx 63,596500 x 2

5= Qx 63,596500 x 2

Q=96500 x2 x563,5

=0,15 mol . e x4 H

4 mol e ahora = 0,5 M

0,150,3

4) Si 250 mL de CuCl2 0.2 N es electrolizado empleando una corriente de 3 A por 45 Min . ¿Cuál es la concentración final de Cl- y Cu+2 . asumir que el volumen de la solución no cambia durante el proceso?

mCl=3 x 45 x60 x 35,596500

m Cu=3 x 45 x60 x 63,596500 x2

mCl=2,98g mCu=2,66g

Ahora aplicando concentración tenemos Ncl=0,084 NCu+2=0,042 v=0,250L

[Cl-]=0,336 M

[Cu+2]=0,168 M

5) Que papel juega la concentración de iones H+ en la solución durante la electrolisis. de un ejemplo y explique con semireacciones?

Cambia el pH de la solución, al acidificar el medio, permitiendo después una neutralización.En la solución de CuSO4, las reacciones a lugar son:

Anódica:2H2O → O2↑ + 4OH- + 4e- (Oxidación)Catódica:

2Cu+2 + 4e- → 2Cu↓ (Reducción)

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