Ejercicio resuelto de Varios · 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, $F = 96500\ \text{C} \cdot \text{mol}^{-1}$; $R = 0{,}082\ \text{atm} \cdot \text{L} \cdot \text{mol}^{-1} \cdot \text{K}^{-1}$; 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.

$\text{Cátodo (reducción):}\quad \text{Na}^++1\,e^-\longrightarrow \text{Na}$

$\text{Ánodo (oxidación):}\quad 2\,\text{Cl}^-\longrightarrow \text{Cl}_2+2\,e^-$

$\textbf{a) Calcule los moles de Cl₂(g) liberados en el ánodo. [0,5 puntos]}$

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

$n(\text{Na})=\dfrac{5}{23}=0{,}2174\ \text{mol} \qquad n(e^-)=0{,}2174\ \text{mol}$

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

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

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

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

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

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

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

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

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.

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

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

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