Exercici 8 · Química Física I UB 2025

Exercici 8 (2 punts). Cel·la electroquímica reversible i solubilitat

Al laboratori es vol dissenyar una pila reversible utilitzant els components de la taula següent:

Dissolució (emprant sals de clorur)

$[\mathrm{Zn}^{2+}] = 0{,}01\text{ m}$

Barra de zinc metàl·lic

Fil de plata

Dades:

$E^\circ(\mathrm{AgCl/Ag}) = 0{,}222\text{ V}$; $E^\circ(\mathrm{Zn(OH)_2/Zn}) = -1{,}245\text{ V}$; $E^\circ(\mathrm{Zn^{2+}/Zn}) = -0{,}7628\text{ V}$; constant de Debye-Hückel a $25^\circ\text{C}$: $A = 0{,}509$.

a)

Dibuixeu l'esquema de la cel·la experimental, escriviu la notació formal de la pila, la polaritat dels elèctrodes (indicant ànode i càtode), les semireaccions i la reacció global. Calculeu finalment la força electromotriu de la cel·la a $25^\circ\text{C}$ suposant vàlida la llei ampliada de Debye-Hückel.

b)

Es munta una cel·la el procés global de la qual coincideix amb l'equilibri de solubilitat de l'hidròxid de zinc(II):

$$\mathrm{Zn(OH)_2(s) \rightleftharpoons Zn^{2+}(aq) + 2\,OH^-(aq)}$$

Completeu la taula indicant els valors a $298{,}15\text{ K}$ i seleccioneu (Augmenta, Disminueix o No canvia) raonant cada cas:

Efecte

$s$

$\gamma_\pm$

$E^\circ$

$K_{\mathrm{ps}}$

Afegir KCl (electròlit fort)

Afegir KOH (electròlit fort)

c)

Si el coeficient de temperatura d'aquesta darrera pila és $\left(\frac{\partial E^\circ}{\partial T}\right) = 2{,}5 \times 10^{-4}\text{ V}\cdot\text{K}^{-1}$, trobeu $E^\circ$ i $K_{\mathrm{ps}}$ a $323{,}15\text{ K}$.