Ejercicio resuelto de Electrólisis · Química · Extremadura · 2026

Al realizar la electrólisis de cloruro de sodio fundido (NaCl) se depositan 5 g de sodio en el cátodo.

a) Calcule los moles de ${\text{Cl}}_{2(g)}$ liberados en el ánodo. [0,5 puntos]

b) Calcule el volumen de ${\text{Cl}}_{2(g)}$ liberado medido a 1 atm y 25 ºC. [0,5 puntos]

c) Averigüe el tiempo (en segundos) necesario para que se depositen los 5,0 g de sodio, sabiendo que la intensidad de corriente es de 100 A. [0,5 puntos]

Datos: constante de Faraday, $F=96500\text{ C}\cdot {\text{mol}}^{-1}$; $R=\mathrm{0,082}\text{ atm}\cdot \text{L}\cdot {\text{mol}}^{-1}\cdot {\text{K}}^{-1}$; masa atómica (u): Na = 23.

En la electrólisis del cloruro de sodio fundido los iones migran a los electrodos y se descargan. Escribimos las dos semirreacciones, porque de ellas sale la relación entre los electrones y cada producto.

$\text{C}\acute{\text{a}}\text{todo (reducci}\acute{\text{o}}\text{n):}{\text{Na}}^{+}+1e^{-}⟶\text{Na}$

$\acute{\text{A}}\text{nodo (oxidaci}\acute{\text{o}}\text{n):}2{\text{Cl}}^{-}⟶{\text{Cl}}_2+2e^{-}$

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{Calcule}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{moles}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{Cl₂(g)}}\mathbf{\text{liberados}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{el}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{nodo.}}\mathbf{\text{[0,5}}\mathbf{\text{puntos]}}$

Cada mol de sodio depositado consume un mol de electrones, y cada mol de cloro liberado necesita dos.

$n(\text{Na})={\displaystyle \frac{5}{23}}=\mathrm{0,2174}\text{ mol}n(e^{-})=\mathrm{0,2174}\text{ mol}$

$n({\text{Cl}}_2)={\displaystyle \frac{n(e^{-})}{2}}={\displaystyle \frac{\mathrm{0,2174}}{2}}=\mathrm{0,1087}\text{ mol}$

En el ánodo se liberan 0,1087 moles de cloro.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{Calcule}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{volumen}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{Cl₂(g)}}\mathbf{\text{liberado}}\mathbf{\text{medido}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{1}}\mathbf{\text{atm}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{25}}\mathbf{\text{ºC.}}\mathbf{\text{[0,5}}\mathbf{\text{puntos]}}$

Aplicamos la ecuación de los gases ideales con la temperatura pasada a kelvin.

$T=25+273=298\text{ K}$

$V={\displaystyle \frac{nRT}{P}}={\displaystyle \frac{\mathrm{0,1087}\cdot \mathrm{0,082}\cdot 298}{1}}=\mathrm{2,66}\text{ L}$

El volumen de cloro liberado es de 2,66 litros.

$\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{Averig}}\ddot{\mathbf{\text{u}}}\mathbf{\text{e}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{tiempo}}\mathbf{\text{(en}}\mathbf{\text{segundos)}}\mathbf{\text{necesario}}\mathbf{\text{para}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{depositen}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{5,0}}\mathbf{\text{g}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{sodio,}}\mathbf{\text{sabiendo}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{intensidad}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{corriente}}\mathbf{\text{es}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{100}}\mathbf{\text{A.}}\mathbf{\text{[0,5}}\mathbf{\text{puntos]}}$

La carga que ha circulado se obtiene de los moles de electrones mediante la constante de Faraday, y de ahí el tiempo con la definición de intensidad.

$Q=n(e^{-})\cdot F=\mathrm{0,2174}\cdot 96500=20978\text{ C}$

$I={\displaystyle \frac{Q}{t}}\Rightarrow t={\displaystyle \frac{Q}{I}}={\displaystyle \frac{20978}{100}}=\mathrm{209,8}\text{ s}$

Hacen falta unos 210 segundos, es decir, tres minutos y medio largos, para depositar los 5 gramos de sodio.