T7: Equilibrios redox · Pilas galvánicas — QUIMICA PEvAU Andalucía 2022

Pilas galvánicas

Problema

2022 · Extraordinaria · Reserva

Se construye una pila galvánica formada por un electrodo de plata metálica sumergido en una disolución $1 \text{ M}$ de iones $\ce{Ag+}$ y un electrodo de plomo sumergido en una disolución $1 \text{ M}$ de iones $\ce{Pb^{2+}}$

a) Escriba la reacción global ajustada de la pila.b) Determine el potencial de la pila.c) Escriba la notación de la pila.

Datos: $E^\circ(\ce{Ag+/Ag}) = 0,80 \text{ V}$ ; $E^\circ(\ce{Pb^{2+}/Pb}) = -0,13 \text{ V}$

Pilas galvánicasPotencial de reducción

a) En una pila galvánica, la reacción espontánea ocurre con la reducción de la especie con mayor potencial estándar de reducción y la oxidación de la especie con menor potencial estándar de reducción. Comparando los potenciales estándar:

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

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

El potencial de reducción del

\ce{Ag+/Ag}

es mayor, por lo que los iones

\ce{Ag+}

se reducirán en el cátodo. El plomo metálico se oxidará en el ánodo.

Semirreacción de reducción (cátodo):

\ce{Ag+ (aq) + e- -> Ag (s)}

Semirreacción de oxidación (ánodo):

\ce{Pb (s) -> Pb^2+ (aq) + 2e-}

Para ajustar la reacción global, se iguala el número de electrones multiplicando la semirreacción de reducción por 2:

\ce{2Ag+ (aq) + 2e- -> 2Ag (s)}

La reacción global ajustada es:

\ce{2Ag+ (aq) + Pb (s) -> 2Ag (s) + Pb^2+ (aq)}

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

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

Donde $E^\circ_{cátodo} = E^\circ(\ce{Ag+/Ag}) = 0,80 \text{ V}$ y $E^\circ_{ánodo} = E^\circ(\ce{Pb^{2+}/Pb}) = -0,13 \text{ V}$ .

E^\circ_{pila} = 0,80 \text{ V} - (-0,13 \text{ V}) = 0,80 \text{ V} + 0,13 \text{ V} = 0,93 \text{ V}

c) La notación de la pila representa la configuración de la celda galvánica, indicando el ánodo a la izquierda y el cátodo a la derecha, separados por un doble barra que simboliza el puente salino.

Ánodo: $\ce{Pb (s) | Pb^2+ (aq)}$ Cátodo: $\ce{Ag+ (aq) | Ag (s)}$ La notación de la pila es:

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