electrolisis informe unmsm laboratorio de quimica general

7/24/2019 electrolisis informe unmsm laboratorio de quimica general

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Universidad Nacional

Mayor de San MarcosEscuela Profesional de Fsica

Laboratorio de Qumica General

Practica n 8

Electrolisis

Profesora: Rosario Flores Centurin

Integrantes:

o Alayo Onton Joel Telmo 14130108o Churata Huaman Paulo Cesar 14130011o Trejo Fernandez Braulio 1413o Valverde Valladares Darwin 14130105

o Pariona Casas Richard 1413

Fecha de entrega: 16/11/15


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INTRODUCCION

La Electrlisis es un proceso electroqumico que consiste en la

descomposicin mediante una corriente elctrica continua de sustancias

ionizadas denominadas electroltos. La palabra electrlisis procede de dos

radicales, electro que hace referencia a electricidad y lisis que quiere decir

ruptura. En el proceso se desprenden el oxigeno(O) y el hidrogeno(H).

El proceso de electrolsis es muy til y efectivo , pues a base de cargas

elctricas se separan los elementos de un compuesto, pero debido al calor de

la reaccin se obtienen en forma gaseosa, lo cual no es muy conveniente a

nivel industrial, ya que en esta forma destruyen fcilmente los equipos.

La descomposicin por electrolisis es la base de un gran nmero de procesosde extraccin y fabricacin muy importantes en la industria moderna. Elhidrxido de sodio o sosa custica (un producto qumico importante para lafabricacin de papel, rayn y pelcula fotogrfica) se produce por la electrlisisde una disolucin de sal comn en agua . La reaccin produce cloro y sodio. El

sodio reacciona a su vez con el agua de la pila electroltica produciendohidrxido de sodio. El cloro obtenido se utiliza en la fabricacin de pasta demadera y papel. Una aplicacin industrial importante de la electrlisis es elhorno elctrico, que se utiliza para fabricar aluminio, magnesio y sodio. En estehorno, se calienta una carga de sales metlicas hasta que se funde y se ioniza.


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FUNDAMENTOSTEORICOS

La electrlisis o electrolisis es un mtodo de separacin

de los elementos que forman un compuesto aplicandoelectricidad: se produce en primer lugar ladescomposicin en iones,seguido de diversos efectos oreacciones secundarios segn los casos concretos.

Electrlisis procede de dos radicales, electro que hacereferencia aelectricidad y lisis que quiere decir rotura.

El proceso electroltico consiste en lo siguiente. Sedisuelve una sustancia en un determinado disolvente, conel fin de que los iones que constituyen dicha sustancia

estn presentes en la disolucin. Posteriormente se aplica una corriente elctrica a un parde electrodos conductores colocados en la disolucin. El electrodo cargadonegativamente se conoce como ctodo, y el cargado positivamente como nodo.Cadaelectrodo atrae a los iones de carga opuesta. As, los iones positivos, o cationes, sonatrados al ctodo, mientras que los iones negativos, o aniones, se desplazan hacia elnodo. La energa necesaria para separar a los iones e incrementar su concentracin enlos electrodos, proviene de una fuente de potencia elctrica que mantiene la diferencia depotencial en los electrodos.

En los electrodos, los electrones son absorbidos o emitidos por los iones, formandoconcentraciones de los elementos o compuestos deseados. Por ejemplo, en la electrlisis

del agua, se forma hidrgeno en el ctodo, y oxgeno en el nodo. Esto fue descubiertoen1820 por el fsico y qumico inglsMichael Faraday.

La electrlisis no depende de la transferencia de calor, aunque ste puede ser producidoen un proceso electroltico, por tanto, la eficiencia del proceso puede ser cercana al 100%.

nodo

El nodo es un electrodo en el cual se produce la reaccin deoxidacin. Un error muy extendido es que la polaridad del nodo essiempre positivo (+). Esto es a menudo incorrecto y la polaridad del

nodo depende del tipo de dispositivo, y a veces incluso en elmodo que opera, segn la direccin de la corriente elctrica,basado en la definicin de corriente elctrica universal. Enconsecuencia, en un dispositivo que consume energa el nodo espositivo, y en un dispositivo que proporciona energa el nodo esnegativo.
http://enciclopedia.us.es/index.php/Elementohttp://enciclopedia.us.es/index.php/Compuestohttp://enciclopedia.us.es/index.php/Electricidadhttp://enciclopedia.us.es/index.php/Ionhttp://enciclopedia.us.es/index.php/Electricidadhttp://enciclopedia.us.es/index.php/C%C3%A1todohttp://enciclopedia.us.es/index.php/%C3%81nodohttp://enciclopedia.us.es/index.php/Cati%C3%B3nhttp://enciclopedia.us.es/index.php/Ani%C3%B3nhttp://enciclopedia.us.es/index.php/1820http://enciclopedia.us.es/index.php/Michael_Faradayhttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Zinc_anode_2.svghttp://enciclopedia.us.es/index.php/Michael_Faradayhttp://enciclopedia.us.es/index.php/1820http://enciclopedia.us.es/index.php/Ani%C3%B3nhttp://enciclopedia.us.es/index.php/Cati%C3%B3nhttp://enciclopedia.us.es/index.php/%C3%81nodohttp://enciclopedia.us.es/index.php/C%C3%A1todohttp://enciclopedia.us.es/index.php/Electricidadhttp://enciclopedia.us.es/index.php/Ionhttp://enciclopedia.us.es/index.php/Electricidadhttp://enciclopedia.us.es/index.php/Compuestohttp://enciclopedia.us.es/index.php/Elemento


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Ctodo

El ctodo es un electrodo en el cual se produce la reaccinde reduccin. Un error muy extendido es pensar que lapolaridad del ctodo es siempre negativa (-). La polaridaddel ctodo depende del tipo de dispositivo, y a veces inclusoen el modo que opera, segn la direccin de la corrienteelctrica, basado en la definicin de corriente elctricauniversal. En consecuencia, en un dispositivo que consumeenerga el ctodo es negativo, y en un dispositivo queproporciona energa el ctodo es positivo.

Aplicaciones de la electrlisis

Produccin dealuminio,litio,sodio,potasio ymagnesio. Produccin de hidrxido de sodio, clorato de sodio y clorato de potasio. Produccin dehidrgeno con mltiples usos en la industria: como combustible, en

soldaduras, etc. La electrlisis de una solucin salina permite producir hipoclorito (cloro): este

mtodo se emplea para conseguir una cloracin ecolgica del agua de laspiscinas.

La electrometalurgia es un proceso para separar el metal puro de compuestosusando la electrlisis. Por ejemplo, el hidrxido de sodio es separado en sodiopuro, oxgeno puro y agua.

Laanodizacin es usada para proteger los metales de la corrosin. La galvanoplastia, tambin usada para evitar la corrosin de metales, crea una

pelcula delgada de un metal menos corrosible sobre otro metal.
http://es.wikipedia.org/wiki/Aluminiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Litiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Sodiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Potasiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Magnesiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3genohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hipocloritohttp://es.wikipedia.org/wiki/Clorohttp://es.wikipedia.org/wiki/Cloraci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Anodizaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Galvanoplastiahttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Copper_cathode_2.svghttp://es.wikipedia.org/wiki/Galvanoplastiahttp://es.wikipedia.org/wiki/Anodizaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Cloraci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Clorohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hipocloritohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3genohttp://es.wikipedia.org/wiki/Magnesiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Potasiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Sodiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Litiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Aluminio


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PARTE EXPERIMENTAL

Electrolisis de la solucin de Kl (electrodos insolubles)

Colocar la cantidad suficiente de solucin de KI a 0,5 M en el tubo en U

Hicimos las conexiones elctricas correspondientes y dejamos transcurrir laelectrolisis alrededor de 10 minutos

Observar y anotar todos los cambios que se producen en los electrodos,cambios de color

Nuestra solucin empez a cambiar de color, oscurecerse

Al finalizar la electrolisis observamos que la solucin, en el lado izquierdodel tubo, esta oscura y que el lado derecho del tubo en U comenzaba aexpulsar gas debido a que comenzaba burbujear ; ambos olores erandistintos

Al comparar las observaciones con las ecuaciones concluimos que la parteoscura de la solucin era el I2el cual se trasladaba al nodo, mientras queel gas expulsado por el ctodo era H2 el cual era expulsado por la reaccin

Una vez retirados los implementos tomamos 2 ml de la parte del nodo y 2ml de la parte del ctodo. Ambas muestras los colocamos en tubos deensayos (2 tubos por cada muestra) para luego utilizarlos


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Al primer tubo de 1ml se le agrega fenolftalena, al

realizar esta accin se puede observar que ellquido se presenta una fase, color fucsia, en laparte inferior del tubo. Esto nos da a entender queel lquido esta en medio bsico

En el segundo tubo se le adiciona 20 gotasde FeCl3 y esto ocasiona que el lquido en el tubo

cambie a un color ladrillo

Electrolisis de la solucin de CuSO4(electrodos insolubles)

Emplear solucin de CuSO40.5M y seguir las indicaciones de los pasos (1)al (5) del experimento anterior.


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Para el primer tubo al agregar fenolftalena se nota que el lquido no cambiaen su apariencia lo que quiere decir que es menor de 8, segn la escaladada anteriormente

En el segundo tubo al aadir anaranjado de metilo se puede observar queel lquido toma un color rojo, lo que indica que es menor que 3.5 en laescala dada anteriormente.

Se puede concluir que se est trabajando con un PH cido

Al adicionar el HNO3 se llega a notar claramente el cobre presente en laplancha de metal.


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Purificacin del cobre (electrodos de Cu, nodo)

NODO CTODO

Oxidacin reduccin

Cu Cu2+ + 2e- Cu2+ + 2e- Cu

En un vaso de 250ml agregamos 100ml de una solucin de CuSO4 deconcentracin conocida. Introducir los electrodos (lmina de cobre y unalambre de cobre ) evitando el contacto entre ambas.

Conforme se desarrollaba el experimento se observa que el cobre de laaguja se traslada a la placa


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Electrolisis de la solucin de NaCl

nodo Ctodo

Oxidacin Reduccin

2Cl- Cl2 + 2e- Na++ 1e- Na

En un vaso de 250ml agregamos 100ml de una solucin de NaCl deconcentracin conocida , empleamos los mismos electrodos de carbn delos experimentos A y B. Introducir los electrodos evitando que toquen elfondo del vaso

Hicimos las conexiones elctricas y dejamos transcurrir la electrolisis 5 mincon una tensin de 12 V

Concluida la electrolisis, titulamos 10 ml de la solucin en un matraz conHCl 0.1N empleando anaranjado de metilo como indicador (Nosotrosusamos 6 gotas)


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DISCUSION DE RESULTADOS

En este experimento se pudo observar que por medio de la corriente

elctrica(modo pila) hacia el ctodo electrolizado negativamente fluyen los

cationes que generalmente se reducen mientras que hacia el nodo electrolizado

positivamente fluyen los aniones los cuales generalmente se oxidan la dificultad,

la dificultad que tuvimos en el experimento es que los materiales que usamos no

estuvieron limpios por ejemplo los electrodos ello influyo en los resultados del

experimento realizado.


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CUESTIONARIO

1) Escribir las ecuaciones de las semi-reacciones y las reacciones totales de

los procesos primarios y secundarios que tienen lugar en los electrodos.

a) Electrolisis del Yoduro de Potasio (KI)

Ctodo: 2 + 2 + 2 nodo: 2 - 2

Reaccin total: 2 + 2

+ 2

+

b) Electrolisis del Sulfato de cobre ()

Ctodo: 2 + 4 2Cu nodo: 2 - 4 + 4

Reaccin total: 2

+ 2

2Cu +

+ 4

c) Purificacin del cobre

Ctodo: + 2 Cu nodo: Cu + 2

d) Electrolisis de la solucin de cloruro de sodio (NaCl)

nodo: 2 + 2 Ctodo: 2 + 2 + 2

Reaccin total: 2 + 2 + + 2


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2) Qu productos se han formado, depositado y desprendido en loselectrodos y que iones quedan presentes en las soluciones?

En la solucin de KI, las reacciones a lugar son:nodo:

2H2O + 2e- H2 + 2OH-Ctodo:

2I- I2 + 2e

En la solucin de CuSO4, las reacciones a lugar son:nodo:

2H2O O2 + 4OH-+ 4e-

Ctodo:2Cu+2+ 4e- 2Cu

En la purificacin de CuSO4, las reacciones a lugar son:nodo:

Cu Cu+2+ 2e-Ctodo:

Cu+2+ 2e- 2Cu

3) En la electrlisis de una solucin de CuSO4 Qu volumen de O2(medido acondiciones normales) es liberado en el nodo, en el tiempo que transcurrepara depositar sobre el ctodo 5g de Cu?

Tenemos la siguiente reaccin sobre el ctodo:

Cu+2+ 2e-CuVemos que 2F depositan 63.5 g de Cu, entonces

Se necesitan 0.016 F para depositar 0.5g de Cu en cierto tiempo t

La reaccin sobre el nodo es

2H2O 4H+(ac)+ O2 (g)+ 4e-Puesto que cuatro faradays producen 22.4 litros de O2 (g)a TPE

? litros de O2 (g) =

= O2 (g)


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4) cul es la molaridad de H+en la solucin despus de la electrolisis descritaen el problema anterior . el volumen final de la solucin es 300 ml?

Del problema anterior notamos que cuatro faradays tambin producen cuatromoles de H+(ac)

? moles de H+(ac)=

= H+(ac)La pequea contribucin de H+(ac)de la ionizacin del agua se puede ignorar y sepuede suponer que hay 0.0157 moles de H+(ac)en 300 ml de solucin:

? de moles de H+(ac)

=

= H+(ac)Por consiguiente, la solucin es 0.0523 M de iones de hidrgeno.

5) Si 250 mL de CuCl2 0.2 N es electrolizado empleando una corriente de 3 Apor 45 Min . Cul es la concentracin final de Cl - y Cu+2 . asumir que elvolumen de la solucin no cambia durante el proceso?

W =

Para

W =

= 2,97 g

Para

W =

= 2,66 g

Luego:

[Cl] = =

= 0,33 M

[Cu]= =

= 0,16 M


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6) Que papel juega la concentracin de iones H+ en la solucin durante laelectrolisis. de un ejemplo y explique con semi-reacciones?

Cambia el pH de la solucin, al acidificar el medio, permitiendo despus unaneutralizacin.

En la solucin de CuSO4, las reacciones a lugar son:

Andica:2H2O O2 + 4OH- + 4e- (Oxidacin)

Catdica:2Cu+2 + 4e- 2Cu (Reduccin)


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BIBLIOGRAFIA

Academia Cesar Vallejo. Qumica. Editorial lumbreras. Lima- Per Raymond Chang-QUIMICA-novena edicin-ao 2007 Whitten Kenneth. Qumica General. Edit MC Graw Hill. Tercera edicin.1992 http://cipres.cec.uchile.cl/~cdolz/links/1.2%20electroquimica%20.html http://www.profesorenlinea.cl/quimica/electrolisis_concepto.htm
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