Practica 10 36573y

Practica 10. La constante de Avogadro Pregunta a responder al final de la sesión: En la electrolisis del agua con el aparato de Hoffman ¿Cómo se relaciona el valor de la corriente eléctrica (i) y el tiempo (t), con la constante de Avogadro? Con el numero de moléculas que intervienen en con un determinado tiempo y corriente eléctrica. Tabla 1 Temperatura=297 K Presión= 586 mmHg Volumen de hidrógeno (mL) 3 mL 6 mL 9 mL

Tiempo (s) 99.78 s 201.81 s 299.03 s

Intensidad de corriente (A) 0.25 A 0.25 A 0.25 A

Tabla 2 Temperatura=297 K Presión= 586 mmHg Volumen de Hidrógeno (mL) 3 mL 6 mL 9 mL Cuestionario:

Tiempo (s) 87.13 s 158.35 s 236.66 s

Intensidad de Corriente (A) 0.30 A 0.30 A 0.30 A

1. Durante el experimento se llevó a cabo la reacción de electrolisis del agua, escriba la ecuación balanceada que responda a este proceso. Reacción: Reducción: H₂O + 2e⁻  H₂ + OH⁻ . Oxidación: 2H₂O  O2 + H2 + 4e⁻ . ¿Qué gases se formaron durante el experimento? En el tubo A (conectado al ánodo +) se obtuvo oxígeno gaseoso y en el tubo B (conectado al cátodo -) obtuvimos hidrógeno gaseoso. El hidrógeno del agua se redujo y el oxígeno se oxidó. 2. ¿Por qué se utilizó una disolución acuosa de sulfato de sodio en vez de agua? Se utilizó una disolución de Na ₂SO₄ porque el agua destilada o pura no conduce sola, necesita una sal para que puedan circular los electrones a través del circuito. 3. ¿Sufre alguna alteración el Na₂SO₄ durante el experimento? No ¿Por qué? Por esta solo es usada por sus iones para conducir la corriente eléctrica y así llevar a cabo la electrolisis. 4. ¿Cuál es la función de la corriente eléctrica en el experimento? Es romper los enlaces entre el hidrógeno y el oxígeno para que se puedan separar . 5. ¿Cómo es la relación de los volúmenes de los gases obtenidos en el experimento? El hidrógeno es lo doble del volumen del oxígeno ¿Por qué? Esto se debe a que por cada oxígeno a que por cada oxígeno que se libera, se liberan dos hidrógenos. 6. En el tubo que está conectado a la terminal negativa tuvo lugar la semi- reacción de reducción, ¿Qué gas se produjo? En este tubo (cátodo -) se produjo hidrógeno gaseoso.

7. En el tubo que está conectado a la terminal positiva tuvo lugar la semi-reacción de oxidación ¿Qué gas se produjo? En este tubo (ánodo +) se produjo oxígeno gaseoso. 8. ¿Qué relación existe en los tiempos solicitados en el inciso 7 y los volúmenes generados del gas hidrógeno? Entre el primer tiempo y el segundo tiempo existe casi el doble en proporción y entre el primer tiempo y el último es casi el triple en proporción. 9. ¿qué relación existe en los tiempos solicitados en el inciso 9 y los volúmenes de gas hidrógeno generados? Para generar 3 ml se requirió 87.13 s. Para generar el doble, es decir 6 ml es casi el doble de tiempo 158. 35 s y para generar el triple del volumen inicial (9 ml) se requirió caso el triple de tiempo, 236.66 s. 10. Traza en una hoja de papel milimétrico las graficas de volumen (ml) (ordenadas) en función del tiempo (s) (abscisas) para ambos casos. a) ¿Por qué para volúmenes similares se requiere de tiempos diferentes? Porque se produce la mitad de oxígeno que de hidrógeno por unidad de tiempo. b) ¿Existe alguna relación entre el tiempo requerido para obtener cada uno de los volúmenes y la intensidad de corriente aplicada? Se necesita el doble de tiempo para generar el mismo volumen de oxígeno que de hidrógeno y se necesita menos tiempo para una mayor intensidad de corriente. 11. Calcula en cada caso el número de coulombios (Q) que se utilizaron para generar los volúmenes de gas hidrógeno que se te solicitaron. Recuerda que el producto de la intensidad de corriente (i) en amperes, por el tiempo (t) en segundos es Q. Registra tus datos en la tabla 3. 12. ¿Calcula la cantidad de gas hidrógeno (mol) producido en cada caso. Considéralo como gas ideal. Registra tus datos en la tabla 3. ¿Qué relación encuentras entre los datos obtenidos? Se produce la misma cantidad de moles hidrógeno, pero se requiere de tiempos y de intensidades de corrientes diferentes. 13. Escribe la ecuación balanceada de reducción del agua (los productos son H₂ y OH⁻) y determina la cantidad en mol de electrones que se necesitaron para generar un mol de hidrógeno gaseoso. Anota tu respuesta y nombra este valor como n. Reacción: 2e⁻ + 2H₂O  H₂ + 2OH⁻ n: 2 e⁻ 14.

Volumen de H2 obtenido (mL) 3 3 6 6 9 9

Tabla 3 Semi- reacción de reducción del agua: H2O + 2e-  H2 + OHn = 2ee= 1.6022 x 10 -19 C Intensidad Cantidad Tiempo Cantidad de Constante de Avogadro de corriente de H2 (mol) (s) Coulombios (C) (NA) (A) -5 9.3571 x 10 mol 0.25 A 99.78 s 132 352.94 C 8.26 x 1023 -5 9.3571 x 10 mol 0.30 A 87.13 s 139 780.74 C 8.7243 x 1023 -4 1.87 x 10 mol 0.25 A 201.81 s 134 897.04 C 8.4192 x 1023 1.87 x 10-4 mol 0.30 A 158.35 s 127 018.71 C 7.9277 x 1023 -4 2.8194 x 10 mol 0.25 A 299.03 s 132 770.87 C 8.2867 x 1023 -4 2.8194 x 10 mol 0.30 A 236.66 s 126 106.57 C 7.8708 x 1023

15. Escriba la semi- reacción balanceada de oxidación del agua (los productos son O 2 y H+). Semi-reacción: 2 H2O  O2 + H2+ + 4 e- . Determina la cantidad en mol de electrones que se necesitaron para generar un mol de oxígeno gaseoso. Anota tu respuesta y nombra a este valor como n. Respuesta: n= 4 e-. 16. ¿Qué volúmenes de gas oxígeno se obtienen cuando se generan 3 mL, 6 mL y 9 mL de gas hidrógeno?

No se registraron los volúmenes a los 3 y 6 ml. Solo a los nueve. El promedio del volumen obtenido en la primera prueba y la prueba del indicador (misma sustancia e intensidad) es el siguiente: 9.7 ml de oxígeno, casi el doble que el hidrogeno (4.75 ml). Según con esta relación se obtendrían casi el doble de volumen del hidrogeno para el oxígeno. 17