Pregunta 8 · Química PAU Galicia Extraordinaria 2023

Tema: Electroquímica: pilas y electrólisis · Del examen Extraordinaria (2023)

Enunciado

PREGUNTA 8.

Se construye en el laboratorio la siguiente pila galvánica: Pb(s)∣Pb2+(ac,1 M)∥Cu2+(ac,1 M)∣Cu(s)\mathrm{Pb(s)} \mid \mathrm{Pb^{2+}(ac, 1\ M)} \parallel \mathrm{Cu^{2+}(ac, 1\ M)} \mid \mathrm{Cu(s)}.

Datos:

R=8,31 J⋅K−1⋅mol−1R = 8{,}31\ \mathrm{J\cdot K^{-1}\cdot mol^{-1}} o 0,082 atm⋅L⋅K−1⋅mol−10{,}082\ \mathrm{atm\cdot L\cdot K^{-1}\cdot mol^{-1}};

1 atm=101,3 kPa1\ \mathrm{atm} = 101{,}3\ \mathrm{kPa};

E∘(Cu2+/Cu)=+0,34 VE^\circ(\mathrm{Cu^{2+}/Cu}) = +0{,}34\ \mathrm{V};

E∘(Pb2+/Pb)=−0,12 VE^\circ(\mathrm{Pb^{2+}/Pb}) = -0{,}12\ \mathrm{V}

8.1.

Escriba las semirreacciones de oxidación, de reducción y la reacción global. Calcule la fuerza electromotriz de la pila.

8.2.

Dibuje un esquema de la pila, representando las semiceldas que actúan como ánodo y como cátodo, detallando material y reactivos, así como el sentido del flujo de los electrones durante el funcionamiento de la pila.

Enunciado: Pregunta 8 · Química PAU Galicia Extraordinaria 2023

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

8.1. Escriba la semirreacción de oxidación

Solución: Pb(s) -> Pb^2+(ac) + 2 e^-

8.1. Escriba la semirreacción de reducción

Solución: Cu^2+(ac) + 2 e^- -> Cu(s)

8.1. Escriba la reacción global

Solución: Cu^2+(ac) + Pb(s) -> Cu(s) + Pb^2+(ac)

8.1. Calcule la fuerza electromotriz de la pila

Solución: 0,46 V / 460 mV

8.2. Dibuje un esquema de la pila, representando las semiceldas que actúan como ánodo y como cátodo, detallando material y reactivos, así como el sentido del flujo de los electrones durante el funcionamiento de la pila.

Solución: Descripción del esquema: - Dos vasos de precipitados (uno con electrodo de plomo sumergido en disolución de Pb2+\mathrm{Pb^{2+}} 1 M como ánodo; otro con electrodo de cobre sumergido en disolución de Cu2+\mathrm{Cu^{2+}} 1 M como cátodo). - Puente salino que conecta ambas disoluciones con un electrólito inerte (tubo en U con algodón/gel). - Hilo conductor exterior con voltímetro/amperímetro intercalado. - Sentido de los electrones por el circuito exterior desde el ánodo (Pb, polo negativo) hacia el cátodo (Cu, polo positivo).

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