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2026 · Extraordinaria · Reserva
2A
Examen

Dados los siguientes potenciales de reducción: E∘(FeX2+/Fe)=–0,44 VE^{\circ}(\ce{Fe^2+/Fe})= \text{–0,44 V}; E∘(AgX+/Ag)=0,80 VE^{\circ}(\ce{Ag+/Ag})= \text{0,80 V}; E∘(PbX2+/Pb)=–0,13 VE^{\circ}(\ce{Pb^2+/Pb})= \text{–0,13 V}, justifique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:

a) La especie más oxidante es AgX+\ce{Ag+}. b) El potencial estándar de una pila formada por Fe\ce{Fe} y Ag\ce{Ag} es Epila∘=–1,24 VE^{\circ}_\text{pila} = \text{–1,24 V}. c) En la pila formada por Ag\ce{Ag} y Pb\ce{Pb}, el plomo actúa como ánodo. d) Un alambre de Pb\ce{Pb} se oxida espontáneamente en una disolución de FeX2+\ce{Fe^2+}.
ElectroquímicaPotenciales redox

Los potenciales de reducción estándar dados son:

E^{\circ}(FeX2+/Fe\ce{Fe^2+/Fe})= -0,44 \text{ V}
E^{\circ}(AgX+/Ag\ce{Ag+/Ag})= 0,80 \text{ V}
E^{\circ}(PbX2+/Pb\ce{Pb^2+/Pb})= -0,13 \text{ V}
a) Verdadero. La especie más oxidante es AgX+\ce{Ag+}.

Una especie es más oxidante cuanto mayor sea su potencial de reducción estándar. Comparando los valores, E∘(AgX+/Ag)=0,80 VE^{\circ}(\ce{Ag+/Ag}) = 0,80 \text{ V} es el valor más positivo entre los tres. Esto significa que AgX+\ce{Ag+} tiene la mayor tendencia a reducirse y, por tanto, es la especie más oxidante.

b) Falso. El potencial estándar de una pila formada por Fe\ce{Fe} y Ag\ce{Ag} es Epila∘=1,24 VE^{\circ}_\text{pila} = \text{1,24 V}.

En una pila galvánica, el electrodo con el mayor potencial de reducción estándar actuará como cátodo (donde ocurre la reducción), y el electrodo con el menor potencial actuará como ánodo (donde ocurre la oxidación). Para la pila Fe\ce{Fe}/Ag\ce{Ag}:

E^{\circ}(AgX+/Ag\ce{Ag+/Ag})= 0,80 \text{ V (Cátodo)}
E^{\circ}(FeX2+/Fe\ce{Fe^2+/Fe})= -0,44 \text{ V (Ánodo)}

El potencial estándar de la pila se calcula como la diferencia entre el potencial del cátodo y el del ánodo:

Epila∘=Ecaˊtodo∘−Eaˊnodo∘=E∘(AgX+/Ag)−E∘(FeX2+/Fe)=0,80 V−(−0,44 V)=0,80 V+0,44 V=1,24 VE^{\circ}_\text{pila} = E^{\circ}_\text{cátodo} - E^{\circ}_\text{ánodo} = E^{\circ}(\ce{Ag+/Ag}) - E^{\circ}(\ce{Fe^2+/Fe}) = 0,80 \text{ V} - (-0,44 \text{ V}) = 0,80 \text{ V} + 0,44 \text{ V} = 1,24 \text{ V}
c) Verdadero. En la pila formada por Ag\ce{Ag} y Pb\ce{Pb}, el plomo actúa como ánodo.

Para determinar cuál electrodo actúa como ánodo, se comparan sus potenciales de reducción estándar:

E^{\circ}(AgX+/Ag\ce{Ag+/Ag})= 0,80 \text{ V}
E^{\circ}(PbX2+/Pb\ce{Pb^2+/Pb})= -0,13 \text{ V}

El plomo tiene un potencial de reducción más negativo (−0,13 V-0,13 \text{ V}) que la plata (0,80 V0,80 \text{ V}). Por lo tanto, el plomo tiene una mayor tendencia a oxidarse (actuar como reductor) y, consecuentemente, actuará como ánodo en la pila, mientras que la plata actuará como cátodo.

d) Falso. Un alambre de Pb\ce{Pb} NO se oxida espontáneamente en una disolución de FeX2+\ce{Fe^2+}.

Para que el plomo se oxide, debe actuar como reductor, y la reacción sería Pb→PbX2++2 eX−\ce{Pb -> Pb^2+ + 2e-}. Para que esta reacción ocurra espontáneamente con FeX2+\ce{Fe^2+}, la especie FeX2+\ce{Fe^2+} debe ser capaz de reducirse, es decir, actuar como oxidante (FeX2++2 eX−→Fe\ce{Fe^2+ + 2e- -> Fe}). La reacción global sería:

Pb(s)+FeX2+(aq)→PbX2+(aq)+Fe(s)\ce{Pb(s) + Fe^2+(aq) -> Pb^2+(aq) + Fe(s)}

El potencial estándar de esta reacción se calcula como el potencial de reducción del oxidante menos el potencial de reducción del reductor:

Ereaccioˊn∘=E∘(FeX2+/Fe)−E∘(PbX2+/Pb)=−0,44 V−(−0,13 V)=−0,44 V+0,13 V=−0,31 VE^{\circ}_\text{reacción} = E^{\circ}(\ce{Fe^2+/Fe}) - E^{\circ}(\ce{Pb^2+/Pb}) = -0,44 \text{ V} - (-0,13 \text{ V}) = -0,44 \text{ V} + 0,13 \text{ V} = -0,31 \text{ V}

Dado que el potencial estándar de la reacción (Ereaccioˊn∘=−0,31 VE^{\circ}_\text{reacción} = -0,31 \text{ V}) es negativo, la reacción no es espontánea en las condiciones estándar. El FeX2+\ce{Fe^2+} es un oxidante más débil que el PbX2+\ce{Pb^2+}, por lo que no puede oxidar al Pb\ce{Pb} metálico.