T7: Equilibrios redox · Celdas galvánicas — QUIMICA PEvAU Andalucía 2020

Celdas galvánicas

Problema

2020 · Ordinaria · Titular

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

Pila galvánicaPotencial de reducción

a) Para que la reacción sea espontánea en una pila galvánica, el potencial total de la celda debe ser positivo. El electrodo con el mayor potencial de reducción estándar actuará como cátodo (reducción), mientras que el de menor potencial actuará como ánodo (oxidación).

Dados los valores $E^\circ (\ce{Au^3+/Au}) = 1,42 \text{ V}$ y $E^\circ (\ce{Cd^2+/Cd}) = -0,40 \text{ V}$ , el oro se reduce y el cadmio se oxida. Las semirreacciones ajustadas para igualar el número de electrones intercambiados son:

3 \times (\ce{Cd -> Cd^2+ + 2e^-})

2 \times (\ce{Au^3+ + 3e^- -> Au})

La reacción global de la pila es:

\ce{3 Cd + 2 Au^3+} -> \ce{3 Cd^2+ + 2 Au}

b) Basándose en la transferencia de electrones observada en las semirreacciones, se identifican las siguientes especies:

Sustancia que se oxida: $\ce{Cd}$ (pasa de estado de oxidación 0 a +2).Sustancia que se reduce: $\ce{Au^3+}$ (pasa de estado de oxidación +3 a 0).Agente oxidante (el que oxida a otro reduciéndose él mismo): $\ce{Au^3+}$ .Agente reductor (el que reduce a otro oxidándose él mismo): $\ce{Cd}$ .

c) La notación de la pila representa primero el ánodo (oxidación) y luego el cátodo (reducción), separados por el puente salino (

\ce{||}

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

La fuerza electromotriz o potencial estándar de la pila ( $E^\circ_{\text{pila}}$ ) se calcula mediante 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}