GUÍA N° 4 – ELECTROLÍSIS

FACULTAD/ÁREA CURSO AMBIENTE

CIENCIAS FISICOQUÍMICA LABORATORIO DE QUÍMICA

ELABORADO POR DORIS PALACIOS APROBADO POR SANDRA ROMERO

VERSIÓN 001 FECHA DE APROBACIÓN 08/08/2019

1. LOGRO GENERAL DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE

Al finalizar la unidad, el estudiante diferencia la conducción electrolítica de la eléctrica,

en procesos electrolíticos y en celdas galvánicas respectivamente.

2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO

 Aplicar las leyes de Faraday.

 Determinar la masa del cobre perdido y el volumen de hidrógeno producido en un
proceso de electrólisis y comparar con sus valores teóricos.

3. MATERIALES Y EQUIPOS

 Materiales
- 1 Soporte universal.
- 1 Pinza doble para bureta.
- 1 Bureta de 25 mL.
- 3 Cables de conexión.
- 2 Cocodrilos.
- 1 Termómetro.
- 1 Vaso de precipitado de 250 mL.

 Equipos
- 1 Fuente de poder.
- 1 Balanza electrónica.
- 1 Cronómetro.
- 1 Multímetro.
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  Reactivos

- 1 Cable de cobre.
- 1 Placa de cobre.
- Solución de ácido fosfórico H3PO4 (ac) 1 M.
- 1 Lija.

 Equipo de protección personal (Cada alumno debe traer sus implementos)

- Guardapolvo blanco.
- Guantes de látex.

4. PAUTAS DE SEGURIDAD

MANEJO DE RESIDUOS

a. Residuos químicos:
- Verter el residuo que contiene el vaso de precipitado en el sistema armado que se
encuentra dentro de la cabina extractora de gases o en la mesa indicada por el
docente.
- Las lijas con compuestos químicos se colocarán en un recipiente indicado por el
docente.
b. Residuos Sólidos
- Según las indicaciones del docente se realizará la segregación de los residuos
sólidos en los tachos correspondientes para su recolección.

RECOMENDACIONES DE SEGURIDAD

- El uso de la fuente de poder se realizará bajo la supervisión del docente y/o asistente.
- En el caso se encuentre un material dañado, comunicar al asistente para evitar
laceraciones y/o heridas.
- Evitar cualquier contacto con los reactivos químicos, ya sea durante la práctica o
también al momento de la segregación de los residuos.
- En caso de exposición de reactivos químicos a la piel u ojos comunicar al docente y/o
asistente.

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USO DE EPP
- En esta clase de laboratorio se usarán los siguientes EPP: Guardapolvo blanco y
guantes de látex.

5. FUNDAMENTO

ELECTRÓLISIS

La electrólisis es el proceso que separa los elementos de un compuesto por medio de la

electricidad. En ella ocurre la captura de electrones por los cationes en el cátodo (una
reducción) y la liberación de electrones por los aniones en el ánodo (una oxidación).
Para realizar una electrólisis se debe contar con un aparato o recipiente llamado cuba
electrolítica, el cual sirve para contener a la solución electrolítica (electrolito en medio
acuoso) y a los dos electrodos; también hay que tener una fuente de energía eléctrica a
la que se conectarán los electrodos.

Figura N°01. Representación esquemática de un proceso electrolítico.

LEY DE FARADAY DE LA ELECTRÓLISIS:

 Primera ley de Faraday de la electrólisis
La masa de un producto obtenido o reactivo consumido durante la reacción en un
electrodo es proporcional a la cantidad de carga (corriente x tiempo) que ha pasado a
través de la cuba electrolítica.

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 Donde:

𝒎 = 𝑬×𝑸 =𝑬×𝑰×𝒕

𝐦: masa de la sustancia liberada o consumida en gramos (g).

𝐐: cantidad de electricidad en CULOMBIOS (C).

𝐈: Intensidad de la corriente eléctrica en Amperios (A).

𝐭: Tiempo que ha pasado la corriente en segundos (s).

𝐄: Equivalente electroquímico en g/Culombios.

El equivalente electroquímico (E) es la cantidad de masa que se libera o deposita de una

sustancia cuando circula durante un culombio.

 Segunda ley de Faraday de la electrólisis

Esta ley nos dice que la masa de diferentes sustancias depositadas o disueltas en un
electrodo, por el mismo número de culombios, son proporcionales a sus pesos
equivalentes.

𝒎𝟏 𝑷𝒆𝒒𝟏
=
𝒎𝟐 𝑷𝒆𝒒𝟐

Ambas leyes se pueden resumir en un solo enunciado: “Para la descomposición de un

equivalente gramo de cualquier electrolito o para liberar un equivalente gramo de
cualquier anión o catión, se requiere la cantidad de electricidad igual a 96485 culombios”.

𝑰 × 𝒕 × 𝑷𝒆𝒒
𝒎=
𝑭

̅
𝑴
𝑷𝒆𝒒 =
𝜽

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 Donde:

𝒎 : Masa del metal depositado o desprendido (g).

𝑰 : Intensidad de corriente (A).
𝒕 : Tiempo (s).
𝑷𝒆𝒒 : Peso equivalente (g/eq).

𝑭 : Constante de Faraday (96 485 C/eq).

̅ : Masa molar (g/mol).
𝐌
𝜽 : Número de electrones intercambiados.
RECUERDA: Un Faraday (F) es la cantidad de electricidad necesaria para originar un
equivalente gramo del producto deseado, es decir de 96485 culombios.
VOLUMEN DE HIDRÓGENO TEÓRICO:

En la práctica de laboratorio que se llevará a cabo, el desplazamiento de los iones H + del

ácido se reducen a gas hidrógeno en el cátodo, que se observará como burbujeo en el
alambre de cobre y desplazará la disolución ácida contenida en la bureta. El volumen
teórico del hidrógeno (H2) capturado puede ser calculado mediante la siguiente fórmula:

𝑹 × 𝑻 × 𝒎𝒉𝒊𝒅𝒓ó𝒈𝒆𝒏𝒐
𝑽=
̅
𝑷𝒉𝒊𝒅𝒓ó𝒈𝒆𝒏𝒐 × 𝑴

Donde:

𝒎𝒉𝒊𝒅𝒓ó𝒈𝒆𝒏𝒐 : Masa de hidrógeno teórico (g).

R: Constante universal de los gases (62.4 L.mmHg/mol.K).
T: Temperatura (K).
PHidrógeno: Presión del hidrógeno seco (mmHg).
̅ : Masa molar (g/mol).
𝐌

𝑷𝒉𝒊𝒅𝒓ó𝒈𝒆𝒏𝒐 = 𝑷𝒂𝒕𝒎𝒐𝒔𝒇é𝒓𝒊𝒄𝒂 − 𝑷𝒗𝒂𝒑𝒐𝒓 𝒅𝒆 𝒂𝒈𝒖𝒂

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La presión de vapor es la presión de la fase gaseosa o vapor de un sólido o un líquido sobre
la fase líquida y la obtendremos de la siguiente tabla.

Tabla N° 1.
Temperatura vs presión de vapor de agua.
PRESIÓN DE VAPOR Y DENSIDAD DEL AGUA A
DIVERSAS TEMPERATURAS

Presión de vapor
Temperatura (C°)
(mmHg)

20,0 17,5460

20,5 18,1045

21,0 18,6630

21,5 19,2520

22,0 19,8410

22,5 20,4630

23,0 21,0850

23,5 21,7400

24,0 22,3950

24,5 23,0855

25,0 23,7760

25,5 24,5035

26,0 25,2310

26,5 25,9970

27,0 26,7630

27,5 27,5695

28,0 28,3760

28,5 29,2235

29,0 30,0710

29,5 30,9630

Fuente: Atkins, P.

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6. PROCEDIMIENTO (DESARROLLO DE LA PRÁCTICA)

Proceso de electrólisis:
- Verificar que el sistema esté armado correctamente de la siguiente manera: la
bureta llena hasta la llave con la solución ácida 1 M y a la vez esté sumergida de
forma invertida dentro del vaso de precipitado que contiene 150 mL de dicha
solución.
- Corroborar que el cable de cobre esté dentro del vaso de precipitado y que un
extremo esté descubierto dentro de la bureta, y el otro quede fuera del vaso de
precipitado. Este cable actuará como cátodo en el proceso de electrólisis.
- Luego tomar la placa de cobre y lijarla, ésta actuará como ánodo, una vez lijada,
pesarla en la balanza electrónica.
- Construir el circuito, para ello conectar el borne positivo al ánodo, y el negativo al
cátodo, cuidando que los cocodrilos que sirven para efectuar la conexión no estén
en contacto con el líquido.
- Encender el sistema, asegurarse que el multímetro esté en el rango de lectura de 20
A y encender, luego asegurarse que la fuente de poder esté a 12V.
- Comenzar a tomar el tiempo una vez sumergida la placa de cobre (dicha placa de
cobre debe estar conectada al borne positivo en la disolución ácida). La duración del
experimento será de 7 minutos (consultar con tu profesor). Observar la formación
de gas en el cátodo.
- Anotar el amperaje que registra el multímetro al inicio, al final y promediar; medir la
temperatura de la disolución.
- Al finalizar los 7 minutos retirar la placa de cobre que ha actuado como ánodo, secar
y pesar. Apagar la fuente de poder y desconectar.
- Medir el volumen de gas producido que se ha desplazado en la bureta, sumándole
el volumen muerto (dicho volumen se encuentra medido y rotulado en la bureta).

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7. ENTREGABLES

I. CÁLCULOS Y RESULTADOS: Complete las tablas y escriba sus cálculos en la hoja

adjunta.
1. Escriba las semirreacciones respectivas y la reacción neta iónica del
experimento realizado.
Tabla A. Datos iniciales
Tabla B. Cálculos y resultados.
II. CONCLUSIONES:
III. CUESTIONARIO:

8. FUENTES DE INFORMACIÓN COMPLEMENTARIA

LIBROS:

- Thomas E., Philip R. (2007) Introducción a la fisicoquímica: Termodinámica – Pearson.

- Atkins, J. (2007) Principios de Química -Médica Panamericana S.A.
- Levine, N. Fisicoquímica
- Atkins, P. (2008) Química física, McGraw-Hill

DOCUMENTOS:
- Protocolo de Seguridad para los laboratorios de Química.
- Plan de Manejo de Residuos de los laboratorios de Química y Física.

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 REPORTE DE LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA
PRÁCTICA 04: ELECTRÓLISIS

PROFESOR: N° DE CLASE-SECCIÓN:
FECHA: NÚMERO DE MESA:
HORARIO:
INTEGRANTES:

Apellidos y Nombres Apellidos y Nombres

1 5
2 6
3 7
4 8

I. CÁLCULOS Y RESULTADOS: Complete las tablas y escriba sus cálculos en la hoja

adjunta.

1. Escriba las semirreacciones respectivas y la reacción neta iónica del

experimento realizado.

_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
______________________________________________________________________

Tabla A. Datos iniciales.

Voltaje (V)

Intensidad promedio observada de corriente (A)

Volumen muerto (ml)
Presión atmosférica (mmHg) 755

Constante de Faraday (C/eq) 96485

Temperatura de la disolución (°C)

𝑳.𝒎𝒎𝑯𝒈 62.4
Constante universal de los gases ( 𝒎𝒐𝒍.𝑲
)

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 Recuerda:
̅
𝑴
𝑷𝒆𝒒 = 𝜽

̅ = Masa molar (g/mol).

M
θ = Número de electrones intercambiados
Tabla B. Cálculos y resultados.
N° DATOS RESULTADOS

1 Masa de cobre inicial (g) m1

2 Masa de cobre final (g) m2
Masa de cobre experimental
3
(g)
𝒎𝑪𝒖 𝒆𝒙𝒑 = m1 - m2

Temperatura de la disolución
4 T = ( ____ )°C + 273.15
(K)

5 Tiempo (s) t
𝑰 × 𝒕 × 𝑷𝒆𝒒
𝑪𝒖
𝒎𝑪𝒖 𝒕𝒆𝒐 =
𝑭
6 Masa de cobre teórico (g) I = Intensidad de corriente(A).
t = Tiempo (s).
PeqCu = Peso equivalente del cobre.
F = Constante de Faraday (C/eq)
7 Presión atmosférica (mmHg) P atm
Presión de vapor de agua
8
(mmHg)
P vapor de agua

9 Presión del hidrógeno (mmHg) 𝑷𝒉𝒊𝒅𝒓ó𝒈𝒆𝒏𝒐 = 𝑷𝒂𝒕𝒎 − 𝑷𝒗𝒂𝒑𝒐𝒓 𝒅𝒆 𝒂𝒈𝒖𝒂

Masa de hidrógeno teórico 𝒎𝑪𝒖 𝒕𝒆𝒐 𝑷𝒆𝒒 (𝒄𝒐𝒃𝒓𝒆)

10
(g)
=
𝒎𝑯𝟐 𝒕𝒆𝒐 𝑷𝒆𝒒(𝒉𝒊𝒅𝒓ó𝒈𝒆𝒏𝒐)

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 𝑹 × 𝑻 × 𝒎𝑯𝟐 𝒕𝒆𝒐
𝑽𝑯𝟐 𝒕𝒆𝒐 =
̅
𝑷𝒉𝒊𝒅𝒓ó𝒈𝒆𝒏𝒐 × 𝑴

m = Masa de hidrógeno (g).

Volumen de hidrógeno teórico
R = Constante universal de los gases
11 (L) 𝑳.𝒎𝒎𝑯𝒈
62.4 ( )
𝒎𝒐𝒍.𝑲

T = Temperatura (K).
PHidrógeno = Presión del hidrógeno (mmHg).
̅ = Masa molar del hidrógeno (g/mol).
M

12
Volumen de hidrógeno 𝑽𝑯𝟐 𝒆𝒙𝒑 = Volumen muerto + volumen
experimental (L) desplazado

% Error de masa de cobre 𝒎𝒆𝒙𝒑 − 𝒎𝑪𝒖 𝒕𝒆𝒐

13 %𝑬 = | | 𝒙 𝟏𝟎𝟎
perdido 𝒎𝑪𝒖 𝒕𝒆𝒐
% Error de volumen de 𝑽𝑯 𝒆𝒙𝒑 − 𝑽𝑯𝟐 𝒕𝒆𝒐
14
hidrógeno producido
%𝑬 = | 𝟐 | 𝒙 𝟏𝟎𝟎
𝑽𝑯𝟐 𝒕𝒆𝒐

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 II. CUESTIONARIO

1
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
______________________________________________________________________

2
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________

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 III. CONCLUSIONES

1 ________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________

2 ________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________

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 HOJA DE CÁLCULOS

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