PAU Química 2022 · Juny · Sèrie 5 · Exercici 5

5. La indústria d’obtenció de clor i hidròxid de sodi és, actualment, una de les indústries electroquímiques més importants de tot el món. Aquests dos compostos s’obtenen con­ juntament com a productes principals de l’electròlisi de la salmorra (solució aquosa de clorur de sodi) segons la reacció global següent: 2 NaCl(aq) + 2 H2O(l) → 2 NaOH(aq) + Cl2(g) + H2(g) a) Escriviu les semireaccions que tenen lloc a l’ànode i al càtode, i indiqueu la polaritat de cada elèctrode. [1,25 punts] b) Calculeu quantes hores hauria de funcionar aquest procés electrolític per a poder omplir una bombona de 10 litres amb clor gasós, mesurat a 22 °C i 1,5 atm, si circula un corrent constant de 5,00 A per la ceŀla electrolítica. [1,25 punts] Dades:  Constant de Faraday: F = 9,65 × 104 C mol–1. Constant universal dels gasos ideals: R = 0,082 atm L K–1 mol–1.

Pregunta 5a Escriure les semireaccions que tenen lloc a l’ànode i al càtode Reacció global: 2 NaCl(aq) + 2 H2O(l) → 2 NaOH(aq) + Cl2(g) + H2(g) Semireaccions en cada elèctrode: 2 Cl–(aq)  Cl2(g) + 2 e– Ànode: [0,50 punts] 2 H2O(l) + 2 e–  H2(g) + 2 OH–(aq) Càtode [0,50 punts] (també acceptem com a correcte pel càtode: 2 H+(aq) + 2 e–  H2(g)) Indicar la polaritat de cada elèctrode Procés d’electròlisi: Càtode: polaritat negativa (–) Ànode: polaritat positiva (+) [0,25 punts] Pregunta 5b Calcular quantes hores hauria de funcionar aquest procés electrolític Calculem els mols de clor gas (Cl2) que volem obtenir Dades: V(Cl2) = 10 L T = 22 oC = 295 K p = 1,5 atm R = 0,082 atm L / K mol Equació del gasos ideals: p V = n R T [0,10 punts] n = P V / R T n = (1,5 x 10) / (0,082 x 295) n = 0,620 mol de Cl2 [0,35 punts] Calculem el temps del procés electrolític Dades: I= 5 A (= 5 C / s) n (Cl2) = 0,620 mol F = 9,65x104 C / mol Semireacció: Cl- + 2 e-  Cl2 0,620 mol Cl2 x (2 mols e- / 1 mol Cl2 […]