T7: Equilibrios redox · Celdas galvánicas — QUIMICA PEvAU Andalucía 2018

Celdas galvánicas

Problema

2018 · Ordinaria · Reserva

Los potenciales normales de reducción de $\ce{Sn^{2+}/Sn}$ y $\ce{Cu^{2+}/Cu}$ son $-0,14 \text{ V}$ y $0,34 \text{ V}$ , respectivamente. Si con ambos electrodos se construye una pila:

a) Escriba e identifique las semirreacciones que se producen en el ánodo y en el cátodo.b) Dibuje un esquema de la misma, señalando el sentido en el que se mueven los electrones.c) Calcule la f.e.m. de la pila.

Potencial de reducciónPila galvánica

a) Las semirreacciones se identifican a partir de los potenciales normales de reducción. El metal con menor potencial de reducción se oxida (ánodo), y el de mayor potencial de reducción se reduce (cátodo). En este caso, el estaño (

\ce{Sn}

) tiene un potencial de reducción de

-0,14 \text{ V}

y el cobre (

\ce{Cu}

) de

0,34 \text{ V}

. Por lo tanto, el estaño se oxidará y el cobre se reducirá.

Semirreacción de oxidación (ánodo):

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

Semirreacción de reducción (cátodo):

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

b) La pila consta de dos semiceldas. En la semicelda anódica, un electrodo de estaño sólido (

\ce{Sn}

) se sumerge en una disolución de iones

\ce{Sn^{2+}}

. En la semicelda catódica, un electrodo de cobre sólido (

\ce{Cu}

) se sumerge en una disolución de iones

\ce{Cu^{2+}}

. Ambos electrodos están conectados externamente por un conductor eléctrico. Internamente, las dos disoluciones están conectadas por un puente salino. Los electrones fluyen desde el ánodo (electrodo de estaño) hacia el cátodo (electrodo de cobre) a través del conductor externo.c) La fuerza electromotriz (f.e.m.) de la pila se calcula como la diferencia entre el potencial de reducción del cátodo y el potencial de reducción del ánodo.

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

E^\circ_{\text{pila}} = E^\circ_{\ce{Cu^{2+}/Cu}} - E^\circ_{\ce{Sn^{2+}/Sn}}

E^\circ_{\text{pila}} = 0,34 \text{ V} - (-0,14 \text{ V})

E^\circ_{\text{pila}} = 0,34 \text{ V} + 0,14 \text{ V}

E^\circ_{\text{pila}} = 0,48 \text{ V}