PAU Química 2020 · Juny · Sèrie 1 · Exercici 7

7. L’any 2019 el Premi Nobel de Química va recompensar el desenvolupament de les bateries d’ió liti. Aquestes bateries s’utilitzen actualment en dispositius com telèfons mòbils, ordi­ nadors portàtils i vehicles elèctrics. Hi ha diversos models de bateries d’ió liti; en un dels models, l’elèctrode de liti és oxidat i l’elèctrode de sofre (S8) és reduït a sulfur (S2–) mitjançant un procés complex. La força electromotriu estàndard mesurada d’una d’aquestes bateries és 2,23 V. a) Escriviu les semireaccions ajustades que tenen lloc a cada elèctrode i la reacció global. Indiqueu la polaritat i el nom dels elèctrodes. Calculeu el potencial estàndard de reducció per a la semireacció del sofre en aquesta bateria. [1,25 punts] b) Quants grams de liti es necessiten per a construir una bateria que funcioni durant 10 hores a una intensitat de 0,5 A? [1,25 punts] Dades:  F = 96 500 C · mol–1. Massa atòmica del Li: 6,94. E°(Li+/Li) = –3,05 V. Proves d’accés a la universitat Química

Semireaccions, reaccions, elèctrodes i potencial sofre 16 e- + S8  8 S2- 16 x ( Li  Li+ + 1e-) _____________________ S8 + 16 Li  8 S2- + 16 Li+ [0,3 p] Sofre: càtode, polaritat + Liti: ànode, polaritat – [0,4 p] Eº pila = Eºcàtode – Eº ànode 2,23 = Eºcàtode – (-3,05) Eºcàtode = - 0,82 V [0,55 p] PREGUNTA 7b Grams de liti per a 10 h de descàrrega d’una pila 10 hores = 36000 segons I = q / t ; 0,5 A = q / 36000 s ; q = 18000 C [0,5 p] 18000 C x (1 mol e-/ 96500 C) x (1 mol Li / 1 mol e- ) x (6,94 g / 1 mol Li) = 1,29 g Li [0,75 p]