PAU Química 2019 · Juny · Sèrie 4 · Exercici 7

7. L’electròlisi de l’aigua es pot efectuar amb un voltàmetre de Hofmann, com es mostra a la figura: En un dels elèctrodes s’obté oxigen segons la semireacció següent: 2 H2O(l) → O2(g) + 4 H+(aq) + 4 e– a) Escriviu la semireacció que té lloc a l’altre elèctrode i indiqueu la polaritat de cada elèc­ trode. Quin gas es produeix a l’ànode i quin al càtode? En tots els processos electrolítics cal subministrar energia mitjançant una pila? Justifiqueu les respostes. [1 punt] b) El nombre d’Avogadro (NA), que indica el nombre de partícules que conté un mol de partícules, es pot obtenir de manera experimental mitjançant una electròlisi. Al labora­ tori hem dut a terme una electròlisi d’aigua; hem subministrat a la ceŀla electrolítica un corrent elèctric de 2,0 A durant 60 minuts i hem obtingut 419 mL d’oxigen, mesurats a 1,0 atm i 273 K. Calculeu el nombre d’Avogadro. [1 punt] Dades:  Càrrega elèctrica: 1 electró = 1,60 × 10–19 C. Constant universal dels gasos ideals: R = 0,082 atm L K–1 mol–1.

Electròlisi de l’aigua. Equació subministrada (un elèctrode): 2 H2O(l) → O2(g) + 4 H+(aq) + 4 e- Semireacció que té lloc en l’altra elèctrode: 2 H2O(l) + 2 e- → H2(g) + 2 OH-(aq) [0,3 p]  També és correcte: 2 H+(aq) + 2 e- → H2(g)  No és necessari que explicitin els estats “aquós”, “gasós” o “líquid” de reactius i productes Polaritat de cada elèctrode [0,2 p] Ànode: polaritat positiva Càtode: polaritat negativa Justificar quin gas que es produeix en l’ànode i en el càtode [0,3 p] Ànode: té lloc la semireacció que allibera electrons  es produeix oxigen (O2) Càtode: té lloc la semireacció que necessita electrons  es produeix hidrogen (H2) En tots els processos electrolítics cal una pila que ens aporti energia? Si, ja que la reacció redox que es produeix en un procés electrolític és sempre una reacció no espontània. Si no aportem energia, mitjançant una pila externa, la reacció no es produeix. [0,2 p] Pregunta 7b Dades: I = 2,0 A = 2 C/ s t = 60 min Voxigen gasós = 419 mL = 0,419 L p […]