ensayo practica 14

Instituto Tecnológico de Estudios Superiores de Monterrey
Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas
Laboratorio de Química Experimental. Clave: Q1014
Practica No 14
Nombre de la practica:
Electroquímica y fenómeno de corrosión
Responsables del laboratorio:
Dr. Isaac Monroy
Mtro. Victor Hugo Blanco Lozano
Objetivo
Comprender el fenómeno de óxido reducción y aplicarlo a procesos
electroquímicos. Reconocer su importancia en procesos industriales y en la
generación y almacenamiento de energía.
Equipo 4:
Alejandro Villegas Escobar A01322281
José Pablo Domínguez Sánchez A01170664
Luis Alejandro Gómez Sánchez A00396691
Irwin Ricardo Rodríguez Castillo A00396780
Introducción
En la electroquímica, la ciencia que estudia las reacciones asociadas a la corriente
eléctrica, se presenta un par de fenómenos denominados “oxidación” y “reducción”,
ambos se producen en paralelo y se presentan por el flujo de electrones que brinda
una sustancia a otra (un anión y un catión), este tipo de reacciones son empleadas
para producir energía, así es como nacen las baterías y su infinidad de uso en la
modernidad, aunque también se utiliza este fenómeno en las reacciones de
electrolisis (estas es usada en refinerías de metal por ejemplo), en fin, este tipo de
reacción son de uso básico en la industria, y muchos procesos no se podrían realizar
sin el aporte energético que generan.
Reporte
Experimento 1
Se toma una disolución de hidróxido de sodio al 5% en 25ml en un vaso de
precipitado de 500ml y se le echo un puñado de zinc ( aproximadamente 2g) y se
calentaba la mezcla lentamente hasta llegar a un punto de ebullición, y después con
unas pinzas se coloca una moneda en la mezcla, se procuro que el zinc estuviese en
contacto con la moneda.
Al poco tiempo se noto una coloración plateada, producto de que el cobre recibía
electrones del zinc, produciendo una ligera capa de zinc sobre la moneda, o lo que se
conoce como una aleación de latón gamma (zinc-cobre).
Se calentó posteriormente la moneda sobre una mufla de calentamiento, después de
unos instantes la moneda se torno dorada, esta coloración se debe a que la aleación
cambio su estructura a latón alpha.
Experimento 2
En este experimento se preparo una disolución con 1.6g de KI, 20ml de agua, 5 ml de
solución de almidón al 1% y 5 ml de fenolftaleína.
Con esta disolución se empaparon los dos papeles filtros, y luego en medio de ambos
papeles se coloco una placa de papel aluminio, después se creo un sistema para
protección donde en un tubo de vidrio se introdujo un alambre, “un lápiz”, este lápiz
se conecto a una pila y a su vez la pila se conectaba al papel aluminio, después se
empezó a escribir sobre el papel filtro, y el papel filtro se tornaba rosa.
Lo que paso en este experimento es que el catión del lápiz reducía el hidrogeno de la
solución, y este al tener menos átomos de hidrogeno se volvía una base, esto se
comprobó gracias a un indicador de PH (fenolftaleína) al haber menos hidrógenos la
fenolftaleína indicaba la basicidad de la solución volviéndose rosa.
Cuestionario
1. Calcule la F.E.M de la pila Zn - Cu si la concentración de la solución que constituye el
ánodo de la
misma es de 10 -3 (mol / L ).¿Qué tipos de electrodo constituyen esta pila?
La lámina de Zn constituye el ánodo y la de Cu constituye el cátodo.
Una pila galvánica con una concentración equimolar de reactivos constituye un voltaje
de 1.1 V
Siguiendo la proporcionalidad se multiplica 1.1 por 10e-3
= 0.011 Volts.
2.- Ajuste redox en medio ácido
a) K2Cr2O7 + HI + HClO4
Cr(ClO4)3 + KClO4 + I2 + H2O
6e- + 14 H+ + Cr2O7-2 COMPUESTO OXIDADO
2 Cr+3 + 7 H2O
3( 2 I-1
I2 + 2 e- COMPUESTO OXIDADO )
Balance=:
K2Cr2O7 + 6HI + 8 HClO4
2Cr(ClO4)+ 2KClO4 + 3I2 + 7H20
b) Sb2S3 + HNO3
Sb2O5 + NO2 + S + H2O
5 H2O + Sb2+3
SbO5 0 + 10 H+ + 4eS3-2 = 2Sb
3S0 =2Sb
10 (e- + 2 H+ + NO3NO2 + H2O)
Balance:
20 HNO3 + 2 Sb2S3
2 Sb2O5 + 20 NO2 + 10 H2O + 6 S
c) KIO3 + KI + H2SO4
I2 + K2SO4 + H2O
6 H+ + IO3-1 + 5eI + 3 H2O
5 ( I-1
I + e- )
Balance:
KIO3 + 5 KI + 3 H2SO4
3 I2 + 3 K2SO4 + 3 H2O
d) K2Cr2O7 + HCl
CrCl3 + Cl2 + KCl + H2O
14 H+ + Cr2O7-2 + 6 e2Cr+3 + 7H2O
3 ( 2 Cl-1
Cl2 + 2e- )
Balance:
K2Cr2O7 + 14 HCl
2 CrCl3 + 3 Cl2 + 2 KCl + 7 H2O
e) HClO + NaCl
2 H+ + ClO- + eClCl + eBalance:
2 HClO + NaCl
NaClO + H2O + Cl2
Cl + H20
NaClO + H2O + Cl2
f) KMnO4 + H2SO4 + KI
MnSO4 + I2 + K2SO4 + H2O
+
2 ( 8 H 5 e + MnO4
Mn+2 + 4 H2O )
(2 II2 + 2 e-)
Balance:
2 KMnO4 + 8 H2SO4 + 10 KI
2 MnSO4 + 5 I2 + 6 K2SO4 + 8 H2O
3.- Calcule el volumen de disolución de ácido hipocloroso 0,1 M que sería necesario
utilizar para
obtener 10 gramos de cloro. Datos: Masas atómicas: Cl=35,5 ; Na=23 ; 0=16 y H=1
4 HClO
2 Cl2 + 2 H2O + O2
PM Cl2 : 71 g/mol 10 g = 0.1408 moles ; (0.1408 moles Cl2 )*(2 moles de ácido/ 1
mol de cloro) = 0.2816 moles de ácido.
(0.1 M) V = 0.2816 moles de ácido.
V= 2.816 L
4.- Ajuste redox en medio básico
a) MnO2 + KClO3 + KOH
K2MnO4 + KCl + H2O
-2
3 (4 OH + MnO2
MnO4 + 2H2O + 2e-)
6e- + 3 H2O + ClO3Cl- + 6 OHBalance:
3 MnO2 + KClO3 + 6 KOH
3 K2MnO4 + KCl + 3 H2O
b) Br2 + KOH
KBr + KBrO3 + H2O
-1
5 (e + Br
Br )
6 OH- + Br
BrO3-1 + 3 H2O + 5 eBalance:
3 Br2 + 6 KOH
5 KBr + KBrO3 + 3 H2O
c) Cr2(SO4)3 + KClO3 + KOH
K2CrO4 + KCl+ K2SO4 + H2O
16 OH- + Cr2 +3
2CrO4-2 + 8 H2O + 6 e3 H2O + ClO3-1
Cl-1 + 6 OH- + 6 eCr2(SO4)3 + KClO3 + 10 KOH
2 K2CrO4 + KCl+ 3 K2SO4 + 5H2O
5.- Se valoran 50 ml de una disolución de FeSO4 acidulada con H2SO4 con 30 ml de
KMnO4 0,25 M. ¿Cuál será la concentración del FeSO4 si el MnO4 –pasa a Mn2+?
5 e- + Mn+7
Mn+2
5 (Fe+2
Fe+3 + e- )
por cada mol de Mn se necesitan 5 moles de Fe para que el primero se reduzca.
M= 5( 0.25 M)(0.03 L)/(0.08 L) = 0.4687 M
7.- Una pila consta de un electrodo de Mg introducido en una disolución 1 M de
Mg(NO3)2 y un
electrodo de Ag en una disolución 1 M de AgNO3 . ¿Qué electrodo actuará de cátodo y
de ánodo y
cuál será el voltaje de la pila correspondiente?
La plata es mucho más electronegativa que el magnesio y por ende actuará como
cátodo y el magnesio como ánodo.
8.- Decir si será espontánea la siguiente reacción redox: Cl2(g) + 2 I–(aq)
+ I2 (s)
2Cl–(aq)
Delta G = (62.25 + 2(-167.2))kJ - (25°C+273.15)K * (0.37257 – 0.44556)kJ/K = -250.4
Kj
Delta G es espontanea es sentido directo.
Conclusión
Podemos decir, como se mencionó en la práctica, que las funciones de la electrolisis y
de los procesos derivados de la oxidación y de la reducción de las sustancias son
muchas. Destacan la purificación de los metales , de la obtención de energía por medio
de fuentes alternativas, proteger metales de la corrosión por medio de películas
delgadas de otros metales ( hicimos algo parecido durante la práctica, con la moneda)
y la obtención de productos como el cloro. Los experimentos se describen a
continuación.
En el primer experimento describiremos la reacción química de la solución de NaCl y
Zn. Aunque en esta reacción el Na es un poco despreciable pues solo actúa como
conductor u no modifica su composición química y la reacción es la siguiente:
2"
𝑍𝑛(𝑠) + 2𝑂𝐻 − + 2𝐻2 𝑂 ↔ 𝑍𝑛(𝑂𝐻) + 𝐻2 (𝑔) 𝐸 ≈ + − .4𝑉
4
2"
Luego el 𝑍𝑛(𝑂𝐻) 4 𝑑𝑒𝑝𝑜𝑠𝑖𝑡𝑎 𝑍𝑛 𝑐𝑜𝑙𝑜𝑟 𝑝𝑙𝑎𝑡𝑎, 𝑝𝑜𝑟 𝑡𝑟𝑎𝑠𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜𝑛𝑒𝑠, en la
moneda. Se forma así una aleación entre el Cu y el Zn (latón)
2"
+ 2𝑒 −
4
𝑍𝑛(𝑠) + 2𝑒 − ↔ 𝑍𝑛(𝑎𝑙𝑒𝑎𝑐𝑖ó𝑛) + 4𝑂𝐻 −
𝑍𝑛(𝑠) + 4𝑂𝐻 − ↔ 𝑍𝑛(𝑂𝐻)
Cuando la moneda es calentada, la aleación de latón es diferente y con un color
distinto también , tornándose de color oro. La primera aleación es Ƴ y la segunda es α.
Lo que paso en el segundo experimento es que con la solución de fenolftaleína se
encontró que el ánodo consumía el H tornando básica la solución y pintando el papel
de color rosa cuando se pasaba carga a través del cobre. Las solución de la primera se
separa del Zn y se neutraliza con H2SO4,el Zn se reúsa y lo demás se dispone en la
tarja y los desecho del segundo experimento van al cesto de papeles con químicos.
Referencias:
http://prezi.com/t_gynf1xvqsj/electrolisis-en-servilleta/
http://books.google.com.mx/books?id=H_8vZYdL70C&pg=PA295&lpg=PA295&dq=que+pasa+con+la+moneda+de+cobre+en+
solucion+de+zn+y+NaOH&source=bl&ots=QG194iNqDq&sig=R8tPmJq3hhHZm6AWG
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