Alguien me ayuda con este problema??

[Beatrixe]

Hola!! me he puesto a estudiar como supongo que la mayoría de vosotros/as para las posibles y futuras oposiciones del 2018 y haciendo ejercicios me ha surgido con la duda con este: ¿Qué tiempo tendrá que pasar una corriente de 15 amperios, a través de 500 mL de una disolución de KOH 0,6 N, para que la concentración final sea 1,0N, suponiendo un rendimiento del proceso del 80 %'

[_Álvaro]

Así por encima, se me ocurre que calcules los moles de KOH presentes al principio de la disolución (sin olvidar que está practicamente disociado). Se producirá la electrólisis del agua, abandonando la disolución una cantidad de hidrógeno y oxígeno, por lo que quedará menos agua. Calcula la cantidad de disolución que debe quedar para tener 1 N y entonces sabrás la cantidad de agua que debe "desaparecer" y con ello los moles de hidrógeno y oxígeno que se irán en burbujitas.

Mete lo que vaya al cátodo en la ecuación de Faraday y saca el tiempo.

No aseguro que mi idea esté bien, ya digo que así de primeras no me pongo a darle más vueltas, lo mismo hay alguna reacción rara por el medio o vaya usted a saber, pero vamos, que me da a mí que el K+ no se fija al cátodo al tener un potencial de reducción muy negativo, por lo que los K+ se quedan donde están, y lo que vamos perdiendo son OH- y H+ del agua.

Si alguien tiene otra idea, pues ya sabe, que como digo, esto está así "tiraó" de primeras, sin pensar demasiado.

[quimiquilla]

Buenos dias

Yo creo que es una electrolisis en medio basico.Cuando lo he leido es lo que primeramente me vino a la cabeza poner la reaccion catodica donde el agua se transforma en OH. El potasio no sufre reaccion por su potencial redox. Una vez que tengas esa semireaccion calcula los moles de OH generados y relacionalo con los moles de electronrs rendimiento y demas..

[Beatrixe]

Yo he calculado los moles iniciales y finales para cada concentración molar puesto que la valencia es 1. Y después he aplicado la ecuación de Faraday para calcular el tiempo que tarda en depositarse o desprenderse dichos moles y el resultado no me da.
Supongo que será muy fácil pero yo no veo donde cometo el error.

Gracias.

[quimiquilla]

Hola
He obtenido un tiempo de 1608,33 s o. 26,8 min.
Si es ese el resultado trato de subir la resolucion
Saludoss

[Beatrixe]

No,la solucion es 2 dias, 1h, 36 min y 26 s

[Jal]

Hola
Lo he hecho tal y como propone _Alvaro y me sale el resultado esperado (178525 s) de 2 días 1 h 36 min.

Hay que eliminar 200g de agua.

Saludos

[quimiquilla]

coincido en resultado!!

[Beatrixe]

Ayyy chic@s!!! No lo veo, sere la mas tonta del mundo pero no lo veo y eso que me habeis dado muchas explicaciones,jijijiji. Podeis subir el ejercicio resuelto ya por curiosidad porque espero que no me pase esto el dia del examen.

[Jal]

Hola Beatrixe,
Ahí va que va!!
Saludos

[sleepylavoisier]

Buenos días Beatrixe.
He leído tu comentario:

Y después he aplicado la ecuación de Faraday para calcular el tiempo que tarda en depositarse o desprenderse dichos moles y el resultado no me da.

Aunque Jal ya te ha subido amablemente una excelente resolución detallada del problema, te voy a comentar yo otra totalmente equivalente, utilizando la susodicha fórmula, pues pienso que podría estar ahí tu equivocación.
Michael Faraday llega a una conclusión, la cual publica en 1834: la cantidad de reactante formado o consumido, m, durante la electrólisis en cada electrodo, es directamente proporcional a la cantidad de electricidad, Q = i•t, que pasa a través de la cuba. Si designamos por ε la constante de proporcionalidad directa queda:
m = ε•Q = ε•i•t
Si m lo escribimos en gramos, ε (equivalente electroquímico para los amiguetes) viene en gramos de producto formado / culombio. Entonces podemos ponerlo como:
(gramos de producto formado / culombio) = (gramos producto / mol producto) / [(mol de electrones / mol de producto) • (culombios / mol de electrones)]
Es decir, ε = M / (n•F)
Lo guay es que M se calcula fácilmente como masa molar (o atómica) de sustancia en g/mol; la constante de Faraday, F, se conoce con precisión, F = 96485 C / mol e-; y n (que son los moles de electrones puestos en juego en la semirreacción en cuestión por cada mol de especie que reacciona) se infiere con facilidad mirando la reacción catódica o anódica, según el caso.
En nuestro problema te han comentado los compañeros que, en el cátodo, al ion potasio no le mete un electrón ni Chuck Norris. Tenemos electrólisis alcalina y las semirreacciones, ya indicadas en la resolución de Jal, son:
CÁTODO: 4 H2O + 4e- --> 4 OH- + 2 H2
ÁNODO: 4 OH- --> O2 + 2 H2O + 4e-
Sumando tenemos la reacción global que no es más que la descomposición del agua:
TOTAL: 2 H2O --> 2 H2 + O2
Calculamos el agua que, como dice _Álvaro, perdemos en burbujitas:
V = 500•0,6/1=300 mL quedan en la cuba, luego 500 mL-300 mL = 200 mL se esfuman.
Asumiendo densidad 1 tenemos 200 g de agua que se descomponen en la práctica. Mirando la reacción total, los gramos de hidrógeno desprendidos en el cátodo serán:
m = 200 g H2O • (2 g H2/mol H2) / (18 g H2O/ mol H2O) • (2 mol H2 / 2 mol H2O) = 200/9 g H2
Teniendo en cuenta el rendimiento:
m = (200/9)•(100/80) = 250/9 g H2
El cátodo nos permite escribir n = 4 mol e-/2 mol H2 y entonces:
t = m•n•F/(M•I)= (250/9 g H2) • (4 mol e-/2 mol H2)• (96485 C/mol e-)/[(2 g H2/mol H2)•(15 C/s)]=1,79 • 10^5 s
De todas formas, la manera más rápida de que alguien localice dónde está tu equivocación en un ejercicio, y te ayude, es colgar tu problema directamente en el foro, con error incluido, avisando de que sospechas que está equivocado.
Por último decirte que últimamente no han caído cosas por el estilo en el práctico madrileño.
Saludos.

[Jal]

Hola Sleepy,

Gracias por tu propuesta de resolución. Personalmente, intento huir de las fórmulas siempre que puedo
Supongo que es cuestión de gustos!!
Saludos

[sleepylavoisier]

Gracias a ti Jal.
Yo también pienso que cuanto menos fórmulas mejor, pero los físicos y los ingenieros tienen otra opinión:
https://www.youtube.com/watch?v=hdlNAH6VXPY
Saludos y ánimo compañero.

[Beatrixe]

Muchisimas a tod@s!! Mi error estaba en que estaba aplicando mal el concepto de rendimiento por un mal entendimiento del problema.
Lo dicho, muchas gracias.

[Karitomua]

Me alegro que lo hayas podido resolver.
Saludos