Actividad competencial — QUIMICA PEvAU Andaluc%252525C3%252525ADa 2026

Competencial

2026 · Extraordinaria · Reserva

LAS PILAS DE BOTÓN

Las pilas de botón son de pequeño tamaño, generalmente circulares y planas, utilizadas en relojes, calculadoras y audífonos.Una de las pilas de botón más usuales es la de plata, basada en una reacción redox entre el cinc y el $\ce{Ag2O}$ . En el interior de la pila el cinc se oxida a óxido de cinc, mientras que el $\ce{Ag2O}$ se reduce a plata. Estas semirreacciones ocurren en compartimentos separados y se conectan mediante un electrolito alcalino, como el hidróxido de potasio. Otras pilas de botón contienen sustancias como níquel, litio y $\ce{MnO2}$ .Las pilas de botón son muy útiles por su gran densidad energética, aunque requieren un reciclaje especial para evitar la dispersión de metales, utilizando contenedores específicos.

a) Ajuste la reacción molecular que tiene lugar en el interior de la pila de botón de plata por el método del ion-electrón (medio básico).b) Calcule la entalpía de la reacción redox mencionada en el texto a partir de las siguientes reacciones químicas:

\ce{Zn(s)} + \text{½ } \ce{O2(g)} \rightarrow \ce{ZnO(s)} \quad \Delta H^{\circ}= \text{–348,3 kJ}\cdot \text{mol}^{\text{–1}}

4 \ce{Ag(s)} + \ce{O2(g)} \rightarrow 2 \ce{Ag2O(s)} \quad \Delta H^{\circ}= \text{–62,2 kJ}\cdot \text{mol}^{\text{–1}}

c) Calcule la energía liberada durante la vida útil de la pila de botón, si esta contiene

\text{0,25 g}

\ce{Ag2O}

.d) Nombre o formule según corresponda todos los compuestos citados en el texto que puedan forman parte de las pilas de botón.

cinc óxido de cinc $\ce{Ag2O}$ plata hidróxido de potasio níquel litio $\ce{MnO2}$ Datos: Masas atómicas relativas: $\ce{Ag}= \text{108}$ ; $\ce{O}= \text{16}$ .

ElectroquímicaTermoquímicaFormulación inorgánica

a) Las semirreacciones para la oxidación del cinc y la reducción del óxido de plata en medio básico son:

\text{Oxidación: } \ce{Zn(s) + 2OH-(aq) -> ZnO(s) + H2O(l) + 2e-}

\text{Reducción: } \ce{Ag2O(s) + H2O(l) + 2e- -> 2Ag(s) + 2OH-(aq)}

Sumando ambas semirreacciones y cancelando las especies comunes, se obtiene la reacción molecular ajustada:

\ce{Zn(s) + Ag2O(s) -> ZnO(s) + 2Ag(s)}

b) La reacción de interés es

\ce{Zn(s) + Ag2O(s) -> ZnO(s) + 2Ag(s)}

. Aplicando la Ley de Hess a las reacciones dadas:

1) \quad \ce{Zn(s) + 1/2 O2(g) -> ZnO(s)} \quad \Delta H^{\circ}_1 = \text{–348,3 kJ} \cdot \text{mol}^{\text{–1}}

2) \quad \ce{4 Ag(s) + O2(g) -> 2 Ag2O(s)} \quad \Delta H^{\circ}_2 = \text{–62,2 kJ} \cdot \text{mol}^{\text{–1}}

Se mantiene la primera reacción. La segunda reacción se invierte y se divide por dos para obtener $\ce{Ag2O}$ como reactivo y $\ce{2Ag}$ como producto, con el número de moles adecuado:

\text{Reacción 1: } \ce{Zn(s) + 1/2 O2(g) -> ZnO(s)} \quad \Delta H^{\circ}_1 = \text{–348,3 kJ} \cdot \text{mol}^{\text{–1}}

\text{Reacción 2 modificada: } \ce{Ag2O(s) -> 2 Ag(s) + 1/2 O2(g)} \quad \Delta H^{\circ}_{2\text{mod}} = -(\text{–62,2 kJ} \cdot \text{mol}^{\text{–1}}) / 2 = \text{+31,1 kJ} \cdot \text{mol}^{\text{–1}}

Sumando las entalpías de las reacciones modificadas:

\Delta H^{\circ}_{\text{reacción}} = \Delta H^{\circ}_1 + \Delta H^{\circ}_{2\text{mod}} = (\text{–348,3} + \text{31,1}) \text{ kJ} \cdot \text{mol}^{\text{–1}} = \text{–317,2 kJ} \cdot \text{mol}^{\text{–1}}

c) La masa molar del

\ce{Ag2O}

2 \times 108 + 1 \times 16 = 232 \text{ g} \cdot \text{mol}^{-1}

. Los moles de

\ce{Ag2O}

contenidos en la pila son:

\text{Moles de } \ce{Ag2O} = \frac{\text{0,25 g}}{\text{232 g} \cdot \text{mol}^{-1}} = \text{0,0010776 mol}

La entalpía de reacción calculada en el apartado anterior corresponde a la reacción de 1 mol de $\ce{Ag2O}$ . Por lo tanto, la energía liberada durante la vida útil de la pila es:

\text{Energía liberada} = \text{0,0010776 mol} \times (\text{–317,2 kJ} \cdot \text{mol}^{-1}) = \text{–0,3418 kJ}

La energía liberada es de $\text{0,3418 kJ}$ .

d) Los nombres o fórmulas de los compuestos son:

cinc: $\ce{Zn}$ óxido de cinc: $\ce{ZnO}$ $\ce{Ag2O}$ : Óxido de plata plata: $\ce{Ag}$ hidróxido de potasio: $\ce{KOH}$ níquel: $\ce{Ni}$ litio: $\ce{Li}$ $\ce{MnO2}$ : Dióxido de manganeso (IV)