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

T7: Equilibrios redox

Pilas galvánicas

Problema

2024 · Extraordinaria · Reserva

Se construye una pila galvánica con un electrodo de cobre, un electrodo de plata, una disolución $1 \text{ M}$ de $\ce{CuSO4}$ y una disolución $1 \text{ M}$ 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: $E^\circ(\ce{Cu^{2+}/Cu}) = 0,34 \text{ V}$ ; $E^\circ(\ce{Ag^+/Ag}) = 0,80 \text{ V}$

Pila galvánicaPotencial estándar

Resolución de Pila Galvánica \ce{Cu/Ag}

a) Indique, razonadamente, cuál es el cátodo y cuál es el ánodo de la pila.

Para determinar el ánodo y el cátodo, comparamos los potenciales estándar de reducción proporcionados. El electrodo con el mayor potencial de reducción tiene mayor tendencia a reducirse y actuará como cátodo, mientras que el de menor potencial tendrá tendencia a oxidarse y actuará como ánodo.Dado que $E^\circ(\ce{Ag^+/Ag}) = 0,80 ext{ V}$ es mayor que $E^\circ(\ce{Cu^{2+}/Cu}) = 0,34 ext{ V}$ , se producen los siguientes procesos:

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

ext{Cátodo (reducción): } \ce{Ag^+(aq) + e^- -> Ag(s)}

Por tanto, el electrodo de cobre ( $\ce{Cu}$ ) es el ánodo y el electrodo de plata ( $\ce{Ag}$ ) es el cátodo.

b) Escriba la notación de la pila y establezca cuál es el sentido de circulación de los electrones en la misma.

La notación de la pila se escribe representando el ánodo a la izquierda y el cátodo a la derecha, indicando las fases y concentraciones:

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

Los electrones circulan de forma espontánea a través del circuito externo desde el ánodo (electrodo de cobre), donde se liberan por la oxidación, hacia el cátodo (electrodo de plata), donde se consumen para la reducción de los iones plata.

c) Determine el potencial estándar de la pila.

El potencial estándar de la pila ( $E^\circ_{ ext{pila}}$ ) se calcula mediante la diferencia entre el potencial del cátodo y el potencial del ánodo:

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

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