T7: Equilibrios redox · Celdas galvánicas — QUIMICA PEvAU Andalucía 2021

Celdas galvánicas

Problema

2021 · Extraordinaria · Suplente

Una pila electroquímica está compuesta por dos electrodos de $\ce{Ag}$ y de $\ce{Cu}$ introducidos en una disolución 1 M de $\ce{AgNO3}$ y 1 M de $\ce{Cu(NO3)2}$ , respectivamente.

a) Escriba las semirreacciones de oxidación y de reducción que tienen lugar e identifique el oxidante y el reductor de la reacción redox.b) Escriba la notación de barras de la pila.c) Calcule la f.e.m. de la pila.

Datos: $E^\circ (\ce{Ag+/Ag}) = 0,80 \text{ V}$ ; $E^\circ (\ce{Cu^2+/Cu}) = 0,34 \text{ V}$

f.e.m. de la pilapotenciales de reducciónnotación de pila

a) En una pila galvánica, el electrodo cuyo par redox posee un mayor potencial estándar de reducción actúa como cátodo (reducción), mientras que aquel con menor potencial actúa como ánodo (oxidación). Dado que

E^\circ (\ce{Ag+/Ag}) = 0,80 \text{ V}

es mayor que

E^\circ (\ce{Cu^2+/Cu}) = 0,34 \text{ V}

, el electrodo de plata es el cátodo y el de cobre es el ánodo.

\text{Oxidación (Ánodo): } \ce{Cu (s) -> Cu^2+ (aq) + 2e-}

\text{Reducción (Cátodo): } \ce{Ag+ (aq) + e- -> Ag (s)}

El agente oxidante es la especie química que se reduce, provocando la oxidación de otra, en este caso el ion $\ce{Ag+}$ . El agente reductor es la especie que se oxida, provocando la reducción de otra, en este caso el $\ce{Cu}$ metálico.

b) La notación de barras de la pila representa el ánodo a la izquierda y el cátodo a la derecha, separando las fases por barras simples y los dos compartimentos por una doble barra que representa el puente salino:

\ce{Cu (s) | Cu^2+ (1 M) || Ag+ (1 M) | Ag (s)}

c) La fuerza electromotriz estándar (f.e.m.) de la pila se determina restando el potencial de reducción del ánodo al potencial de reducción del cátodo:

E^\circ_{pila} = E^\circ_{cátodo} - E^\circ_{ánodo} = E^\circ (\ce{Ag+/Ag}) - E^\circ (\ce{Cu^2+/Cu})

E^\circ_{pila} = 0,80 \text{ V} - 0,34 \text{ V} = 0,46 \text{ V}