2015_resultados Problemas Aplicaciones Cinetica Electrodica

LECCIÓN 8.- RESULTADOS PROBLEMAS DE APLICACIONES DE
CINÉTICA ELECTRÓDICA
Ejercicios fundamentales
1.- ¿Cuál es la velocidad de corrosión expresada en gramos/hora para un electrodo de cobre que se corroe
según: Cu → Cu

2+

+ 2e , siendo la corriente de corrosión 10 mA?
i
10 ⋅ 10−3
A
63.546 g C 3600 s
i = nFv ; v =
=
= 1.18 ⋅10−2 g hora -1
-1
nF 2 ⋅ 96500 C mol
mol A s hora

2.- Con los datos quese indican construir el diagrama de Pourbaix para el mercurio, indicando las zonas
de estabilidad de Hg 2 + ,
2+

2+

2Hg + 2e
2+

Hg 2 + 2e

Hg 22 + , Hg y HgO .
0

Hg 2

E = 0.910 V
0

2Hg

E = 0.800 V
2+

HgO + H 2 O

Hg + 2OH

−

pK=25.4

Construir el diagrama para una concentración de especies iónicas de mercurio en disolución 10-2M.

1)E = 0.800 +

2.303RT
log  Hg 22+  = 0.800 +0.0295log10−2 = 0.741V línea 1
2F
2

 Hg 2 + 
2.303RT
1)E = 0.910 +
log 
= 0.910 + 0.0295 log10−2 = 0.851V línea 2
2F
 Hg 22 + 
1/2

 10−25.4 

2

3) K = 10−25.4 =  Hg 2+   OH −  ; OH −  =  −2 
 10 

línea 3


→ 2Hg2+ + 4OH − ∆G 0 = −2RT ln10−25.4
←


4) 2HgO + 2H2O
2Hg 2+

= 1.995 ⋅ 10−12 M; pH = 2.3


→ Hg 22 +
+ 2e ←


∆G 0 = −2F ⋅ 0.910

_____________________________
→ Hg 22+ + 4OH − ∆G 0 = −2FE0 = −2RT ln10−25.4 − 2F ⋅ 0.910 ;
2HgO + 2H2O + 2e ←

E0 =-0.588 V
E = −0.588 +

2.303RT
2F

5) 2HgO + 2H2O




 = 1.122 − 0.118pH línea 4
4
10 −2 OH −  



log 

1


→ 2Hg2+ + 4OH −
←


∆G 0 = −2RT ln10−25.4


→ Hg 22 +
+ 2e ←


∆G 0 = −2F ⋅ 0.910


→ 2Hg
←

____________________________________

→ 2Hg + 4OH −
2HgO + 2H2O + 4e ←


∆G 0 =−2F ⋅ 0.800

2Hg 2+

Hg 22 + + 2e

∆G 0 = −4FE 0 = −2RT ln10−25.4 −2F ⋅ 0.910 −2F ⋅ 0.800 ; E0 =0.106V
4
2.303RT
E = 0.106 +
log OH −  = 0.932 − 0.059pH línea 5
4F

Curso 2014-2015

1

3.- A partir de los siguientes datos construya el diagrama de Pourbaix para el oro, indicando las zonas de
estabilidad de las especies: Au(I), Au, Au(III), Au(OH)3. Concentración de especies iónicas endisolución:
10-6 M. E0(Au(III)/Au(I)) = 1.40 V. E0 (Au(I)/Au) = 1.68 V. Producto de solubilidad de Au(OH)3 = 10-45.3.


→ Au+
←

3+
RT  Au 
E = E0 +
ln
= 1.40 V
2 F  Au + 

→ Au
b)
Au+ + 1e ←

Au3+ + 2e

a)

línea 1

RT
ln  Au +  = 1.68 + 0.059log10−6 = 1.326 V línea 2
F

→ Au3+ + 3 OHAu(OH)3 ←


E = E0 +
c)

1/3

10
d)

−45.3

=  Au  OH 
3+

−

3


→
Au(OH)3 ←


 10−45.3
; OH  = 
−6 
 10 
−

pH = 0.90

∆G10 = − RT ln10−45.3

Au3+ + 3 OH-


→ Au+
←


→ Au+
Au(OH)3 + 2e ←


;

∆G20 = −2 F ⋅ 1.40

Au3+ + 2e

+ 3 OH-

∆GT0 = −2 FE 0 = − RT ln10−45.3 − 2 F ⋅ 1.40 ; E 0 = 0.064 V
0.059
1
E = 0.064 +
log
3
−6
2
10 OH − 
E = 1.479 − 0.0885 pH línea 4
e)


→ Au+ + 3 OH←


→ Au
Au+ + 1e ←

Au(OH)3 + 2e

∆G10 = −2 F ⋅ 0.064
∆G20 = − F ⋅ 1.68


→Au + 3 OH←

∆GT0 = −3FE 0 = −2 F ⋅ 0.064 − F ⋅1.68 ; E 0 = 0.603 V
0.059
1
E = 0.603 +
log
3
3
OH − 
Au(OH)3 + 3e

E = 1.429 − 0.059 pH

Curso 2014-2015

2

línea 5

línea 3

Ejercicios complementarios
4.- Construya en diagrama de Pourbaix para el plomo, indicando las zonas de estabilidad de Pb, Pb2+,
PbO y PbO2 . Datos:
2+

Pb + 2e

0

Pb

E =-0.126 V

PbO + 2e + H 2 O
PbO 2 + 2e + 4H

Pb+2 OH
2+

+

0

Pb

E = −0.126 +

0.059

log

2

1

OH 
−

0.059 ⋅ 28
2

0.059
2

log10 −6 = −0.303V

Pb + 2 OH-

2) PbO + 2e + H2O

= −0.579 +

0

E =-0.579 V

Pb +2 H 2 O E =1.499 V

1) Pb2+ + 2e

E = −0.579 +

−

2

= −0.579 +

2

0.059

 H  =
log

2

10

+

−28

 pH = 0; E = 0.247 V
 pH = 10; E = −0.343 V

− 0.059 pH = 0.247 − 0.059 pH 

3) PbO + 2e + H2O

Pb + 2 OH-

∆G10 = −2 F (−0.579)

Pb
Pb2+ + 2e
∆G20 = 2 F (−0.126)
---------------------------------------------------------------------------------------PbO + H2O
Pb2+ + 2 OH- ∆GT0 = − RT ln K = 2 F ⋅ 0.579 − 2 F ⋅ 0.126

−

0.059
2

log K = 0.579 − 0.126 = 0.453V ;

−
−5
OH  = 2.1 ⋅ 10 M ;

+

4) PbO2 + 2e + 4H
Pb2+ + 2e
Pb + 2 OH-

pOH = 4.68;
2+

Pb

K = 4.41 ⋅ 10 −16 =  Pb 2 +  OH − 

2

pH =...