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APLICACIONES DE CELDAS GALVANICAS I

APLICACIONES DE CELDAS GALVÀNICAS:PILAS SECAS Y PILAS ALCALINAS

CUESTIONARIO

1. Realizar un bosquejo de todas las partes de la pila “alcalina”.

ELECTROQUÌMICA INDUSTRIAL Página 1

Carcaza

De aluminio que sirve de contenedor de todas las partes de la pila

Polo positivo

Cátodo

MnO2 y C

Ánodo

Zn en polvo

Electrolito

KOH(ac) 30%

Colector

Alfiler de bronce que conduce la electricidad hacia el circuito exterior


2. Determinar la masa de las partes principales de funcionamiento de la pila (ánodo y cátodo).

Tabla 1. Masas de ánodo y cátodo – pila alcalina

PARTE MASA(g.)Ánodo(MnO2) 5.3

Cátodo(Zn) 2.1

3. Escribir las reacciones químicas que suceden en el ánodo y cátodo.

Ánodo:

Zn(s )+4OH−¿→ [Zn (OH )4 ]( ac)

2−¿+ 2e−¿ ¿¿¿

Cátodo: 2MnO2(s )+2H 2O+2e−¿→Mn2O 3 .H 2O(s )+2OH

−¿¿ ¿

4. Escribir la reacción total de celda y en base a ésta calcular la ΔG°r (Energía libre de Gibbs) mediante datos termodinámicos.

Zn(s )+2OH (ac )−¿ +2MnO2(s)+2H2O→Zn(OH )4(ac)

2−¿+Mn2O3 . H2O(s)¿¿

∆G°f (Mn2O3 .H2O )=−229.5 kcal /mol∆G°f ¿

∆G°f (MnO2(s))=−124.58 kcal /mol

*Datos obtenidos de Perry’s Chemical Engineers Handbook – 8th Edition

∆G° (celda )=−63.51 kcal /mol

5. Calcular el voltaje teórico de celda.

De la ecuación:∆G°=−nFE

Dónde:

∆Go : Energía libre de Gibbs Estándar = -235.7 kcal/mol n : Número de electrones transferidos = 2 F : Constante de Faraday = 96500 C/mol E : Voltaje de la pila (J/C = V)

−63.51 kcalmol

x 4.1868 kJ1kcal

=−2 x96500 Cmol

x E

E=1.37V



6. Comparar con el valor de voltaje de pila experimental (Eexp.) y calcular el porcentaje de error.

Tabla 2. Voltaje de la pila alcalina

PILA ALCALINA E (V)Valor Experimental 1.38

Valor Teórico 1.37

%Error=V teorico−V experimental

V teoricox 100%=1.37−1.38

1.37x 100%

%Error=−0.72%

7. Determinar la carga (en coulomb) de la pila con la masa del ánodo.

Sabemos:

Q=n x F xmM

Dónde:

Q : Carga de la pila en Coulomb (C) n : Número de electrones transferidos F : Constante de Faraday = 96500 C/mol m : Masa del electrodo M : Masa molecular del electrodo

Q=1 x96500 x5.387

=5878.7C

8. Determinar la carga (en coulomb) de la pila con la masa del cátodo.

Sabemos:

Q=n x F xmM

Q=2 x96500 x2.165

=6235.4C


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