PAU Química 2013 · Setembre · Sèrie 1 · Exercici 7

7. Moltes monedes trobades en excavacions arqueològiques són de coure i, habitualment, estan corroïdes. Un procediment per a netejar-les consisteix a penjar-les d’un fil de coure, submergir-les en una solució aquosa de NaOH, afegir un elèctrode de grafit a la solució i connectar el fil de coure i el grafit a una pila, com s’observa en la figura. La reacció iònica global que es produeix és la següent: 2 Cu2+ + 4 OH− → 2 Cu + O2 + 2 H2O Procés de neteja d’una moneda de coure a) Escriviu les semireaccions que tindran lloc en cadascun dels elèctrodes durant el pro- cés de neteja de la moneda de coure corroïda i indiqueu el nom i la polaritat dels elèc- trodes. Per què és necessari unir el fil de coure i el grafit amb una pila? [1 punt] b) Expliqueu en què consisteix el procés de corrosió d’un metall i indiqueu els factors ambientals que el produeixen. Indiqueu a partir de quin criteri deduïm quin metall es corroirà més fàcilment, d’una sèrie de metalls sotmesos a les mateixes condicions ambientals i durant el mateix temps. [1 punt] Dades: Potencial estàndard de reducció, a 298 K: E°(O2/OH−) = +0,40 V; E°(Cu2+/Cu) = +0,34 V

a) Semireaccions: 4 OH- → O2 + H2O + 4 e- Oxidació: Cu2+ + 2 e- → Cu Reducció: (ó també: 2 Cu2+ + 4 e- → 2 Cu ) [0,4p] Elèctrodes: fil de coure (reducció del coure corroït a coure): càtode grafit (oxidació de l’ió hidròxid a oxigen): ànode [0,2 p] Polaritats dels elèctrodes en el procés de neteja (electròlisi): càtode: negatiu (-) ànode: positiu (+) [0,2 p] Cal unir el fil de coure i el grafit amb una pila perquè la reacció neteja de la moneda es dóna en un procés electrolític, que sempre implica una reacció redox no espontània. La pila dóna l’energia necessària per a produir la reacció. [0,2 p] Es pot demostrar (opcional) calculant el potencial de la pila que donés la reacció de neteja: Eo = Eo CATODE - Eo ANODE = E0(Cu2+/Cu) – E0(O2/OH-) Eo = (0,34) – (0,40) = – 0,06 V < 0 ⇒ Reacció no espontània (cal una pila) b) S’entén per corrosió l’oxidació indesitjable dels metalls degut a una reacció redox espontània causada per factors ambientals. [0,4 p] Els principals factors ambientals de […]