T7: Equilibrios redox · Celdas galvánicas — QUIMICA PEvAU Andalucía 2025

T7: Equilibrios redox

Celdas galvánicas

Problema

2025 · Extraordinaria · Suplente

Pregunta 2A

Se ha montado una pila basada en la siguiente reacción: $\ce{Ni(s) + 2Ag^{+}(ac) -> Ni^{2+}(ac) + 2Ag(s)}$

a) Escriba las semirreacciones que tienen lugar en la pila, indicando cuál es la de reducción y la de oxidación.b) ¿De qué elemento metálico estará hecho el cátodo?c) Razone en qué sentido fluirán los electrones por el hilo conductor externo que une el cátodo y el ánodo.d) Justifique la espontaneidad de la reacción que tiene lugar en la pila.

Datos: $E^\circ(\ce{Ag^{+}/Ag}) = +0,80 \text{ V}$ ; $E^\circ(\ce{Ni^{2+}/Ni}) = -0,23 \text{ V}$

Pila galvánicaPotencial estándar

a) En la reacción global, el níquel experimenta un aumento en su estado de oxidación (se oxida), mientras que los iones plata experimentan una disminución (se reducen). Las semirreacciones ajustadas son:

\text{Oxidación (Ánodo): }

\ce{Ni(s) -> Ni^{2+}(ac) + 2e^{-}}

\text{Reducción (Cátodo): }

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

b) El cátodo es el electrodo donde tiene lugar la semirreacción de reducción. Según lo identificado anteriormente, los cationes

\ce{Ag^{+}}

se reducen a plata metálica sobre la superficie del electrodo; por tanto, el cátodo estará fabricado de plata (

\ce{Ag}

).c) El flujo de electrones en el circuito externo de una pila galvánica se produce siempre desde el ánodo (donde se generan por oxidación) hacia el cátodo (donde se consumen por reducción). En este sistema, los electrones fluirán desde el ánodo de níquel (

\ce{Ni}

) hacia el cátodo de plata (

\ce{Ag}

).d) La espontaneidad de la reacción se determina mediante el cálculo del potencial estándar de la pila (

E^{\circ}_{pila}

), que se obtiene como la diferencia entre el potencial del cátodo y el del ánodo:

E^{\circ}_{pila} = E^{\circ}(\ce{Ag^{+}/Ag}) - E^{\circ}(\ce{Ni^{2+}/Ni}) = 0,80 \text{ V} - (-0,23 \text{ V}) = 1,03 \text{ V}

Para que un proceso redox sea espontáneo, el cambio en la energía libre de Gibbs estándar debe ser negativo ( $\Delta G^{\circ} < 0$ ). De acuerdo con la expresión $\Delta G^{\circ} = -nFE^{\circ}_{pila}$ , dado que el potencial obtenido es positivo ( $E^{\circ}_{pila} > 0$ ), el valor de $\Delta G^{\circ}$ resulta negativo, confirmando que la reacción es espontánea.