3 QUIMICA Schaum

334 CAPÍTULO 19 ELECTROQUÍMICA
19.2. ¿Cuánto tiempo se requiere para que pasen 36 000 C por una cuba de galvanoplastia que usa 5 A de corriente?
Tiempo en segundos =
carga en coulombs
corriente en amperes (C/s)
=
36 000 C
5C/s
= 7 200 s o sea 2 h
19.3. Un generador proporciona 15 A a 120 V. a) Calcule la potencia, en kW, que suministra el generador. b) ¿Cuánta
energía eléctrica, en kilowatt-horas, suministra el generador en 2 horas? c) ¿Cuál es el costo de esta energía, a
6 centavos (¢) por kilowatt-hora?
a) Potencia
= (15A)(120 V) = 1 800 W = 1.8 kW
b) Energía
= (1.8 kW)(2 h) = 3.6 kW · h
c) Costo
= (3.6 kW · h)(6c/kW·h)= 22c
19.4. Se enrolló una resistencia para calentador en torno a un cilindro metálico de 50 g. Durante 24 s pasó una
corriente de 0.65 A por el calentador, y la caída de voltaje medida a través del calentador fue 5.4 V. La temperatura
del cilindro era 22.5°C antes del calentamiento y 29.8°C después. Con estos datos, ¿cuál es el calor
específico del cilindro metálico, en J/g · K?
De acuerdo con (19-1),
Entrada de energía = (0.65 A)(5.4 V)(24 s) = 84 J
Pero también
Entrada de energía = (masa) × (calor específico) × (aumento de temperatura)
Por consiguiente,
84 J = (50 g)(calor específico)[(29.8 − 22.5)K]
Se resuelve la última ecuación y el calor específico resulta 0.23 J/g · K.
19.5. ¿Cuántos electrones pasan por segundo a través del área transversal de un alambre de cobre que conduce
10 −16 A?
Ya que 1A = 1 C/s Flujo = 1 × 10−16 C/s
1.6 × 10 −19 C/e − = 600e− /s
LEYES DE FARADAY DE LA ELECTRÓLISIS
19.6. Se pasan exactamente 0.2 mol de electrones a través de tres celdas electrolíticas en serie. Una contiene ion
plata, la segunda ion zinc y la última ion hierro(III). Suponga que la única reacción en el cátodo de cada celda
es la reducción del ion al metal. ¿Cuántos gramos de cada metal se depositarán?
Un mol de electrones deposita 1 eq de un elemento. Las masas equivalentes de Ag + , Zn 2+ y Fe 3+ son
107.9 g Ag
1 mol e − = 107.9 g Ag/mol 65.39 g Zn
e− 2 mol e − = 32.70 g Zn/mol 55.85 g Fe
e− 3 mol e− = 18.62 g Fe/mol e−
Entonces se aplican los datos del problema y lo que se acaba de calcular:
Ag depositada = (0.2 mol e − )(107.9 g/mol e − ) = 21.58 g Ag
Zn depositado= (0.2 mol e − )(32.70 g/mol e − ) = 6.54 g Zn
Fe depositado= (0.2 mol e − )(18.62 g/mol e − ) = 3.72 g Fe
19.7. Una corriente de 5.00 A que pasa durante 30 min deposita 3.048 g de Zn en el cátodo. Calcule la masa equivalente
del zinc, a partir de esta información.
Cantidad de coulombs usados = (5.00A)[(30 × 60) s] =9.00 × 10 3 C
n(e − 9.00 × 10 3 C
) usados =
9.65 × 10 4 = 0.0933 mol e−
C/mol e− Masa equivalente = masa depositada por 1 mol de e − =
3.048 g
0.0933 mol e− = 32.7 g/eq