T7: Equilibrios redox · Pilas galvánicas — QUIMICA PEvAU Andaluc%C3%ADa 2020

Pilas galvánicas

Problema

2020 · Extraordinaria · Suplente

Se construye una pila introduciendo en las semiceldas correspondientes un electrodo de oro y un electrodo de cadmio.

a) Escriba las semirreacciones y la reacción global que tendrá lugar en dicha pila.b) Indique la sustancia que se oxida, la que se reduce, la oxidante y la reductora.c) Escriba la notación de la pila y determine el valor de su fuerza electromotriz.

Datos: $E^\circ (\ce{Au^{3+}/Au}) = 1,42 \text{ V}$ ; $E^\circ (\ce{Cd^{2+}/Cd}) = -0,40 \text{ V}$ .

Potencial de celdaSemirreacciones

a) Escriba las semirreacciones y la reacción global que tendrá lugar en dicha pila.

Para que el proceso sea espontáneo en una celda galvánica, el potencial total debe ser positivo. El par con mayor potencial de reducción actúa como cátodo y el de menor potencial como ánodo.

\text{Ánodo (oxidación): } \ce{3(Cd -> Cd^{2+} + 2e-)}

\text{Cátodo (reducción): } \ce{2(Au^{3+} + 3e- -> Au)}

\text{Reacción global: } \ce{3Cd + 2Au^{3+} -> 3Cd^{2+} + 2Au}

b) Indique la sustancia que se oxida, la que se reduce, la oxidante y la reductora.

El $\ce{Cd}$ pierde electrones pasando de un estado de oxidación 0 a +2, por lo tanto es la sustancia que se oxida y actúa como agente reductor. El ion $\ce{Au^{3+}}$ gana electrones pasando de un estado de oxidación +3 a 0, por lo que es la sustancia que se reduce y actúa como agente oxidante.

c) Escriba la notación de la pila y determine el valor de su fuerza electromotriz.

\ce{Cd(s) | Cd^{2+}(aq) || Au^{3+}(aq) | Au(s)}

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

E^\circ_{\text{pila}} = E^\circ_{\text{cátodo}} - E^\circ_{\text{ánodo}}

E^\circ_{\text{pila}} = 1,42\text{ V} - (-0,40\text{ V}) = 1,82\text{ V}