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

T7: Equilibrios redox

Celdas galvánicas

Problema

2024 · Extraordinaria · Suplente

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 estándarCátodo y ánodo

a) Para identificar el cátodo y el ánodo, se comparan los potenciales estándar de reducción proporcionados. El electrodo con el mayor potencial de reducción actúa como cátodo (donde se produce la reducción), mientras que el electrodo con el menor potencial actúa como ánodo (donde se produce la oxidación). Dado que

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

es mayor que

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

, la plata se reduce y el cobre se oxida.

Las semirreacciones que tienen lugar en los electrodos son las siguientes:

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

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

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

b) La notación de la pila galvánica se representa situando el ánodo a la izquierda y el cátodo a la derecha, indicando las fases y las concentraciones de las especies en disolución:

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

En cuanto al sentido de circulación de los electrones, estos se desplazan siempre a través del circuito externo desde el ánodo (donde se liberan por la oxidación del cobre) hacia el cátodo (donde son consumidos para la reducción de los iones plata).

c) El potencial estándar de la pila (

E^\circ_{\text{pila}}

) se determina calculando 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}} = 0,80 \text{ V} - 0,34 \text{ V} = 0,46 \text{ V}