Piles i electròlisi

Aquestes setmanes hem estat treballant les reaccions redox i les seves aplicacions. 

Una d'elles és la generació d'energia elèctrica a partir de l'energia química d'una pila:


Imatge 1. Pila de zinc i coure. El zinc és l'ànode (-) i el coure és el càtode (+).


Imatge 2. Pila de plom i plata. El plom és l'ànode (-) i la plata és el càtode (+).

Una altra de les aplicacions és l'obtenció de substàncies pures mitjançant l'electròlisi de molècules covalents com ara la formació d'hidrogen i oxigen a partir d'aigua.

 
Imatge 3. Electròlisi de l'aigua amb KCl com a electròlit. 

En la imatge anterior s'observa que al càtode (pol negatiu) es forma hidrogen i ions hidroxil (OH-). El pH de la dissolució augmenta com a conseqüència de la formació d'OH- i, per això, si afegim unes gotes de fenolftaleïna, s'observa el seu color fúcsia característic en medi bàsic. A l'ànode (pol positiu) es forma clor ja que l'anió clorur s'oxida i es pot percebre una olor que recorda a la de les piscines.


                   Imatge 4. Electròlisi d'aigua acidulada. S'obté hidrogen al càtode (-) i oxigen a l'ànode (+) en proporció 2:1.

Vídeo de l'electròlisi de l'aigua.

QÜESTIONS:

1) Digues 3 metalls que es podrien utilitzar d'ànodes de sacrifici per protegir una superfície de coure. Consulta la Taula de potencials de reducció.

2) Explica com dissenyaries 3 exemples de piles per obtenir, amb elles, un voltatge superior a 1 V.
















 

Comentaris

  1. Paula Linares11/4/25 8:46 a. m.

    1) Digues 3 metalls que es podrien utilitzar d'ànodes de sacrifici per protegir una superfície de coure. Consulta la Taula de potencials de reducció.
    Per tal de protegir el coure amb ànodes de sacrifici, hem de buscar metalls amb un potencial de reducció més petit que el del coure, per tant:
    - Zinc (Zn)--> E=-0,76 V
    - Alumini (Al) --> E=-1,68 V
    - Magnesi (Mg)---> E= -2,38 V
    Els tres metalls tenen potencial de reducció més petit que el del coure, per aquesta raó, els 3 podrien actuar com a ànodes de sacrifici.

    2) Explica com dissenyaries 3 exemples de piles per obtenir, amb elles, un voltatge superior a 1 V.
    Per dissenyar una pila amb un voltatge superior a 1 V, hem de triar dos metalls en què la diferencia de potencials entre ells sigui gran.
    Com per exemple la Pila de Daniel (Zinc i Coure):
    - Càtode (reducció --> coure): E=0,34 V
    - Ànode (oxidació--> zinc): E=-0,76 V
    VOLTATGE TOTAL: Epila= Ecàtode- Eànode
    Epila= 0,34- (-0,76)= 1,10 V

    Exemple 2: Pila Alumini-Argent
    - Ànode: Al → Al³⁺ + 3e⁻ (E⁰ = –1,68 V)
    - Càtode: Ag⁺ + e⁻ → Ag (E⁰ = +0,80 V)
    VOLTATGE TOTAL= Epila= Ecàtode- Eànode
    Epila= 0,80 – (–1,68) = 2,48 V

    Exemple 3: Pila de Magnesi-Coure
    - Ànode: Mg → Mg²⁺ + 2e⁻ (E⁰ = –2,38 V)
    - Càtode: Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu (E⁰ = +0,34 V)
    VOLTATGE TOTAL= Epila= Ecàtode- Eànode
    Epila= 0,34 – (–2,38) = 2,72 V

    ResponElimina
  2. Aina Roura12/4/25 8:19 a. m.

    1.
    El plomo (Pb), el liti (Li) i el potassi (K) són tres metalls els qual funcionarien com a ànodes perquè E coure = 0,16V > E plom = -0,13V > E potassi = -2,98V > E liti =-3,05V.

    2.
    Pila de plata (Ag) i níquel (Ni)
    La plata seria el càtode i el níquel seria l'ànode.
    Epila = Ecàtode - Eànode = 0,80 - (-0,25) = 1,05 V

    Pila d'or (Au) i crom (Cr)
    L'or serià el càtode i el crom l'ànode.
    Epila = Ecàtode - Eànode = 1,83 - (-0,42) = 2,25 V

    Pila de plomo (Pb) i coure (Cu)
    El plomo serià el càtode i el coure l'ànode.
    Epila = Ecàtode - Eànode = 1,69 - 0,34 = 1,35 V

    ResponElimina
    Respostes
    1. Anònim23/4/25 1:21 a. m.

      Pb i coure no seria correcte: el coure es redueix i el plom s'oxida

      Elimina
  3. Ona Garriga Miralpeix23/4/25 1:03 a. m.

    1) Digues 3 metalls que es podrien utilitzar d'ànodes de sacrifici per protegir una superfície de coure. Consulta la Taula de potencials de reducció.
    Els metalls més electronegatius són:
    - Rubidi (Rb) --> -2,98
    - Cesi (Cs) --> -2,92
    - Sodi (Na) --> -2,71
    Aquests tres poden ser els més electronegatius, perquè el seu potencial és menor al del coure
    2) Explica com dissenyaries 3 exemples de piles per obtenir, amb elles, un voltatge superior a 1 V.
    1- Pila de Liti
    Epila= Ecàtode + Eànode
    Voltatge--> 1.87V
    Ànode: Liti (Li)
    Càtode: Diòxid de manganès (MnO₂)
    Reaccions:
    Li → Li⁺ + e⁻ (oxidació)
    MnO₂ + e⁻ → MnO (reducció)
    2- Brom - Plom
    Epila= Ecàtode + Eànode
    voltatge --> 1.22V
    ànode: Plom (Pb)
    càtode: Brom (Br)
    reaccions:
    Br2 (aq) + 2e- --> 2Br-
    Pb2+ (aq) + 2e- --> Pb(s)
    3- Ferro - Crom
    Epila= Ecàtode + Eànode
    voltatge --> 1.19V
    ànode --> Crom (III)
    càtode --> Ferro (III)
    reaccions:
    Cr3+ (aq) +e- --> Cr2+ (aq)
    Fe3+ (aq) +e- --> Fe 2+ (aq)

    ResponElimina
  4. Anònim23/4/25 9:00 a. m.

    1) Ànodes de sacrifici per al coure
    - Zinc (Zn): E°Zn²⁺/Zn = –0,76 V
    - Alumini (Al): E°Al³⁺/Al = –1,68 V
    - Magnesi (Mg): E°Mg²⁺/Mg = –2,38 V

    2) Disseny de 3 piles amb voltatge > 1 V
    Fórmula: Eₚᵢₗₐ = E°càtode – E°ànode

    a) Pila de Daniell (Zn|Zn²⁺ // Cu²⁺|Cu)
    - Ànode (oxidació): Zn → Zn²⁺ + 2 e⁻ E° = –0,76 V
    - Càtode (reducció): Cu²⁺ + 2 e⁻ → Cu E° = +0,34 V
    - Eₚᵢₗₐ = 0,34 – (–0,76) = 1,10 V

    b) Pila Al–Ag (Al|Al³⁺ // Ag⁺|Ag)
    - Ànode: Al → Al³⁺ + 3 e⁻ E° = –1,68 V
    - Càtode: Ag⁺ + e⁻ → Ag E° = +0,80 V
    - Eₚᵢₗₐ = 0,80 – (–1,68) = 2,48 V

    c) Pila Mg–Cu (Mg|Mg²⁺ // Cu²⁺|Cu)
    - Ànode: Mg → Mg²⁺ + 2 e⁻ E° = –2,38 V
    - Càtode: Cu²⁺ + 2 e⁻ → Cu E° = +0,34 V
    - Eₚᵢₗₐ = 0,34 – (–2,38) = 2,72 V
    -Oleguer Molist Crous






    ResponElimina
  5. Ariana Reina24/4/25 3:13 p. m.

    1) Digues 3 metalls que es podrien utilitzar d'ànodes de sacrifici per protegir una superfície de coure. Consulta la Taula de potencials de reducció.

    Per protegir una superfície de coure utilitzant ànodes de sacrifici, cal escollir metalls amb un potencial de reducció estàndard més negatiu que el del coure (E⁰ = +0,34 V). Alguns metalls menys habituals que compleixen aquesta condició són:

    Cadmi (Cd) → E⁰ = –0,40 V

    Ferro (Fe) → E⁰ = –0,44 V

    Liti (Li) → E⁰ = –3,05 V

    Tots tres tenen un potencial de reducció inferior al del coure, per tant es podrien oxidar abans i protegir-lo actuant com a ànodes de sacrifici.

    2) Explica com dissenyaries 3 exemples de piles per obtenir, amb elles, un voltatge superior a 1 V.

    Per tal d’aconseguir una pila amb voltatge superior a 1 V, és important escollir parelles de semielectrodes amb una diferència significativa entre els seus potencials de reducció. Aquí tens 3 exemples:

    Exemple 1: Pila de Ferro i Plata (Fe – Ag)

    Càtode (reducció → plata): E⁰ = +0,80 V

    Ànode (oxidació → ferro): E⁰ = –0,44 V
    Epila = 0,80 – (–0,44) = 1,24 V

    Exemple 2: Pila de Crom i Coure (Cr – Cu)

    Càtode (reducció → coure): E⁰ = +0,34 V

    Ànode (oxidació → crom): E⁰ = –0,74 V
    Epila = 0,34 – (–0,74) = 1,08 V

    Exemple 3: Pila d’Hidrogen i Plata (H₂ – Ag)

    Càtode (reducció → plata): E⁰ = +0,80 V

    Ànode (oxidació → hidrogen): E⁰ = 0,00 V
    Epila = 0,80 – 0,00 = 0,80 V
    (Si connectem dues d’aquestes piles en sèrie, obtindríem un total de 1,60 V.)

    ResponElimina
  6. Xènia25/4/25 8:51 a. m.

    1)Digues 3 metalls que es podrien utilitzar d'ànodes de sacrifici per protegir una superfície de coure. Consulta la Taula de potencials de reducció.

    Per protegir el coure, es necessiten metalls amb un potencial de reducció més negatiu que el del coure, com el ferro, el beril·li i el sodi.

    Ferro--> E⁰ = -0,44 V

    Beril·li--> E⁰ = -1,85 V

    Sodi--> E⁰ = -2,71 V
    Aquests metalls s'oxiden abans que el coure, per aquesta raó actuen com a ànodes de sacrifici.

    2) Explica com dissenyaries 3 exemples de piles per obtenir, amb elles, un voltatge superior a 1 V.
    Fórmula que necessitem: E° de la pila= E°càtode – E°ànode

    PILES
    1a pila--> pila d'Alumini-Coure:
    Ànode: Alumini (Al --> Al3+ + 3e⁻)
    E⁰ = -1,66V
    Càtode: Coure (Cu2+ + 2e⁻ --> Cu)
    E⁰ = 0,34V
    E⁰ de la pila = 0,34 - (-1,66) = 2,00 V

    2a pila--> pila de Magnesi-Plata:
    Ànode: Magnesi (Mg --> Mg2+ + 2e⁻)
    E⁰ = -2,37 V
    Càtode: Plata ((Ag+) + e⁻ --> Ag)
    E⁰ = 0,80 V
    E⁰ de la pila = 0,80 - (-2,37) = 3,17 V

    3a pila--> pila de Zinc-Plata:
    Ànode: Zinc (Zn --> Zn2+ + 2e⁻)
    E⁰ = -0,76 V
    Càtode: Plata ((Ag+) + e⁻ --> Ag)
    E⁰ = 0,80 V
    E⁰ de la pila = 0,80 - (-0,76) = 1,56 V

    ResponElimina

Publica un comentari a l'entrada

Entrades populars d'aquest blog

SUBSTÀNCIES PURES I MESCLES

Imatge
A questes setmanes hem après a diferenciar substàncies pures (simples i compostes) i mescles (homogènies i heterogènies). L'activitat que us proposo ara és que, a partir d'un element de la taula periòdica (substància pura simple), trobeu una substància pura composta, una mescla homogènia i una mescla heterogènia que tinguin aquest element. Podeu seguir l'exemple: Substància pura simple: Ferro Substància pura composta: Sulfur de ferro (FeS 2 ) Mescla homogènia: acer (aliatge de ferro i carboni) Mescla heterogènia: ferro i sorra
Més informació

Equilibri tèrmic

Imatge
 Avui al laboratori hem posat en contacte l'aigua d'un tub d'assaig a 80ºC amb l'aigua d'un vas de precipitats a temperatura ambient (uns 20ºC). Hem enregistrat les dades de les temperatures de les dues aigües respecte el temps i hem fet la gràfica de resultats. S'ha observat que al cap d'un temps les dues aigües han arribat a l' equilibri tèrmic. L' equilibri tèrmic s'assoleix quan dos cossos a diferents temperatures es posen en contacte i el conjunt es deixa evolucionar al llarg del temps. El cos calent transfereix energia en forma de calor al cos fred fins que les temperatures dels dos cossos s'igualen, moment en el qual s'arriba a l'equilibri tèrmic. Existeix una fórmula matemàtica per calcular la calor que es transfereix quan un cos canvia de temperatura. Aquesta depèn de l'increment de temperatura, la calor específica del material i de la seva massa: Q = m·Ce·(Tfinal - Tinicial) on m = massa,  Ce = calor específica i  T = t...
Més informació

Disseny d'una casa sostenible i eficient

Imatge
L'activitat competencial d'aquest trimestre ha consistit en dissenyar una casa a partir de criteris que prioritzessin la sostenibilitat i l'eficiència energètica. Ha calgut pensar en l'impacte ambiental que té la construcció d'una vivenda intentant reduir al màxim el consum d'energia no renovable així com l'emissió de residus tòxics al medi ambient. Els factors a triar han estat:   Material de construcció Materials aïllants de la temperatura Tancaments Orientació de la casa Calefacció i aigua calenta sanitària Il·luminació Electrodomèstics Després de fer recerca per avaluar l'impacte ambiental de cadascun d'aquests factors, l'alumnat ha realitzat un vídeo on ha presentat el seu model de casa ecològica i sostenible amb elevada eficiència energètica. Fins i tot hi ha hagut alumnes que han fet una maqueta de la seva casa! Casa sostenible de fusta amb estufa de pèl·let, electrodomèstics eficients, aerotèrmia, orientada a l'est, amb un vàter sec i...
Més informació