Problema 1 · Química PAU Aragón Ordinaria 2023

Tema: Electroquímica: potenciales estándar, espontaneidad y pilas · Del examen Ordinaria (2023)

Enunciado

1. (2 puntos) Teniendo en cuenta los siguientes potenciales estándar de reducción: ε∘(Zn2+/Zn)=−0,76 V\varepsilon^\circ(\mathrm{Zn^{2+}/Zn}) = -0{,}76\text{ V}; ε∘(Cu2+/Cu)=+0,34 V\varepsilon^\circ(\mathrm{Cu^{2+}/Cu}) = +0{,}34\text{ V}; ε∘(Ag+/Ag)=+0,80 V\varepsilon^\circ(\mathrm{Ag^+/Ag}) = +0{,}80\text{ V}; ε∘(Fe2+/Fe)=−0,44 V\varepsilon^\circ(\mathrm{Fe^{2+}/Fe}) = -0{,}44\text{ V}; ε∘(H+/H2)=0,0 V\varepsilon^\circ(\mathrm{H^+/H_2}) = 0{,}0\text{ V}.

a)

Justifique qué metales (cinc, cobre, plata y hierro) se disolverán al añadirlos a una disolución de ácido clorhídrico. (1 punto)

b)

Ordene, justificando la respuesta, los iones de los metales anteriores (Zn2+\mathrm{Zn^{2+}}, Cu2+\mathrm{Cu^{2+}}, Ag+\mathrm{Ag^+}, Fe2+\mathrm{Fe^{2+}}) de más a menos oxidantes. (0,5 puntos)

c)

Si se construye una pila con un electrodo de hierro y otro electrodo de cinc, considerando cada electrodo como una lámina de dicho metal sumergida en una disolución de sus correspondientes iones, ¿cuál se comportará como ánodo y cuál como cátodo? Razone la respuesta. (0,5 puntos)

Enunciado: Problema 1 · Química PAU Aragón Ordinaria 2023

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

a) Justifique qué metales (cinc, cobre, plata y hierro) se disolverán al añadirlos a una disolución de ácido clorhídrico.

Solución: Se disuelven el cinc y el hierro (no se disuelven el cobre ni la plata).

b) Ordene, justificando la respuesta, los iones de los metales anteriores (Zn²⁺, Cu²⁺, Ag⁺, Fe²⁺) de más a menos oxidantes.

Solución: Ag⁺ > Cu²⁺ > Fe²⁺ > Zn²⁺

c) Electrodo que actúa como ánodo:

Solución: Cinc / Zn

c) Electrodo que actúa como cátodo:

Solución: Hierro / Fe

c) Razonamiento:

Solución: Δε° = ε°(cátodo) - ε°(ánodo) = -0,44 V - (-0,76 V) = +0,32 V > 0. El Fe2+/Fe tiene mayor potencial y se reduce en el cátodo; el Zn se oxida en el ánodo.

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