T7: Equilibrios redox · Celdas galvánicas — QUIMICA PEvAU Andalucía 2024

Celdas galvánicas

Problema

2024 · Ordinaria · Reserva

Se construye una pila galvánica con un electrodo de cobre, un electrodo de plata, una disolución $1$ M de $\ce{CuSO4}$ y una disolución $1$ M de $\ce{AgNO3}$

a) Indique, razonadamente, cuál es el cátodo y cuál es el ánodo de la pila.b) Escriba la notación de la pila y establezca cuál es el sentido de circulación de los electrones en la misma.c) Determine el potencial estándar de la pila.

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

Pila galvánicaPotencial estándar

a) El potencial estándar de reducción de la plata es

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

, y el del cobre es

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

. La especie con mayor potencial de reducción estándar se reducirá y actuará como cátodo, mientras que la especie con menor potencial de reducción estándar se oxidará y actuará como ánodo. En este caso, la plata se reduce y el cobre se oxida.

Semirreacción de reducción (cátodo):

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

Semirreacción de oxidación (ánodo):

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

Por lo tanto, el electrodo de plata es el cátodo y el electrodo de cobre es el ánodo.

b) La notación de la pila se escribe como ánodo | disolución del ánodo || disolución del cátodo | cátodo.

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

Los electrones circulan desde el ánodo (cobre), donde ocurre la oxidación, hacia el cátodo (plata), donde ocurre la reducción, a través del circuito externo.

c) 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}

Sustituyendo los valores:

E^\circ_{pila} = E^\circ(\ce{Ag^+/Ag}) - E^\circ(\ce{Cu^{2+}/Cu}) = 0,80 \text{ V} - 0,34 \text{ V} = 0,46 \text{ V}