Ejercicio A.5 · Química PAU Madrid Ordinaria Coincidencias 2023

Tema: Oxidación-reducción · Del examen Ordinaria Coincidencias (2023)

Enunciado

Se construye una pila formada por un electrodo de Cr (s)\text{Cr (s)} sumergido en una disolución de Cr3+ (ac)\text{Cr}^{3+}\text{ (ac)}, un electrodo de Ni (s)\text{Ni (s)} sumergido en una disolución de Ni2+ (ac)\text{Ni}^{2+}\text{ (ac)} y un puente salino:

a)

[0,5 puntos] Escriba las reacciones que tienen lugar en el ánodo y en el cátodo, y la reacción iónica final.

b)

[0,5 puntos] Escriba la notación de la pila e indique en qué sentido circula la corriente en el conductor eléctrico.

c)

[0,5 puntos] Determine el potencial de dicha pila y explique para qué sirve el puente salino.

d)

[0,5 puntos] Razone si es una buena elección utilizar una varilla de Cr(s)\text{Cr(s)} para agitar una disolución de NiSO4\text{NiSO}_4.

Datos

E∘(V):Cr3+/Cr=−0,74;Ni2+/Ni=−0,25E^\circ(\text{V}): \text{Cr}^{3+}/\text{Cr} = -0,74;\quad \text{Ni}^{2+}/\text{Ni} = -0,25.

Enunciado: Ejercicio A.5 · Química PAU Madrid Ordinaria Coincidencias 2023

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

Reacción en el ánodo:

Solución: Cr→Cr3++3 e−\text{Cr} \rightarrow \text{Cr}^{3+} + 3\,\text{e}^-

Reacción en el cátodo:

Solución: Ni2++2 e−→Ni\text{Ni}^{2+} + 2\,\text{e}^- \rightarrow \text{Ni}

Reacción iónica final:

Solución: 3 Ni2++2 Cr→3 Ni+2 Cr3+3\,\text{Ni}^{2+} + 2\,\text{Cr} \rightarrow 3\,\text{Ni} + 2\,\text{Cr}^{3+}

Notación de la pila:

Solución: Cr (s)∣Cr3+ (ac)∥Ni2+ (ac)∣Ni (s)\text{Cr (s)} \mid \text{Cr}^{3+}\text{ (ac)} \parallel \text{Ni}^{2+}\text{ (ac)} \mid \text{Ni (s)}

Sentido en que circula la corriente en el conductor eléctrico:

Solución: Por el conductor eléctrico exterior, los electrones viajan desde el ánodo (Cr) al cátodo (Ni) (o la corriente eléctrica convencional circula en sentido contrario, de cátodo a ánodo).

Determine el potencial de dicha pila:

Solución: 0,490{,}49 V / 490490 mV

Explique para qué sirve el puente salino:

Solución: El puente salino sirve para cerrar el circuito eléctrico y unir las dos disoluciones permitiendo el tránsito de iones a su través, haciendo posible mantener la neutralidad eléctrica en cada celda.

d) Razone si es una buena elección utilizar una varilla de Cr(s) para agitar una disolución de NiSO4:

Solución: No es una buena elección. Como ΔE∘=0,49 V>0\Delta E^\circ = 0,49\,\text{V} > 0, el proceso redox entre el Cr (s)\text{Cr (s)} y los iones Ni2+\text{Ni}^{2+} es espontáneo, de modo que la varilla de Cr\text{Cr} se oxidará y disolverá, alterando la disolución.

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