Problema 8 · Química PAU Murcia Extraordinaria 2021

Tema: Electroquímica: pilas, potenciales estándar y electrólisis · Del examen Extraordinaria (2021)

Enunciado

8. Teniendo en cuenta los siguientes potenciales estándar de reducción:

E∘(Ag+/Ag)=0,80 V;E∘(Pb2+/Pb)=−0,13 V;E∘(Zn2+/Zn)=−0,76 V;E^\circ(\text{Ag}^+/\text{Ag}) = 0{,}80\text{ V};\quad E^\circ(\text{Pb}^{2+}/\text{Pb}) = -0{,}13\text{ V};\quad E^\circ(\text{Zn}^{2+}/\text{Zn}) = -0{,}76\text{ V};

a)

Explique cuál de los tres metales (Ag\text{Ag}, Pb\text{Pb} o Zn\text{Zn}) es más oxidante. (0,4 p)

b)

Justifique numéricamente si será posible reducir iones Pb2+\text{Pb}^{2+}, en condiciones estándar, adicionando virutas de Zn\text{Zn} o de Ag\text{Ag}. Escriba y ajuste las hipotéticas reacciones que tendrían lugar. (0,8 p)

c)

Indique en qué electrodo (cátodo o ánodo) tienen lugar las reacciones de oxidación y reducción en una pila o celda galvánica, y hacia qué electrodo circulan los electrones. (0,4 p)

d)

Escriba la expresión general para la fuerza electromotriz de una pila (E∘E^\circ). ¿Cómo tiene que ser su signo para que la pila funcione? (0,4 p)

Enunciado: Problema 8 · Química PAU Murcia Extraordinaria 2021

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

a) Explique cuál de los tres metales (Ag, Pb o Zn) es más oxidante: Metal más oxidante

Solución: Ag / plata

a) Explique cuál de los tres metales (Ag, Pb o Zn) es más oxidante: Justificación

Solución: El metal más oxidante es la Ag porque es el que tiene mayor potencial de reducción (y, por tanto, mayor tendencia a reducirse oxidando a otros y menor tendencia a oxidarse).

b) Reacción con Ag y justificación numérica del potencial

Solución: No se pueden reducir iones Pb2+\text{Pb}^{2+} con Ag\text{Ag}. Reacción: Pb2++2 Ag→Pb+2 Ag+\text{Pb}^{2+} + 2\,\text{Ag} \rightarrow \text{Pb} + 2\,\text{Ag}^+; E∘=−0,93 VE^\circ = -0{,}93\text{ V} (no espontánea)

b) Reacción con Zn y justificación numérica del potencial

Solución: Sí se pueden reducir iones Pb2+\text{Pb}^{2+} con Zn\text{Zn}. Reacción: Pb2++Zn→Pb+Zn2+\text{Pb}^{2+} + \text{Zn} \rightarrow \text{Pb} + \text{Zn}^{2+}; E∘=0,63 VE^\circ = 0{,}63\text{ V} (espontánea)

c) Indique en qué electrodo (cátodo o ánodo) tiene lugar la reacción de reducción

Solución: Cátodo

c) Indique en qué electrodo (cátodo o ánodo) tiene lugar la reacción de oxidación

Solución: Ánodo

c) Indique hacia qué electrodo circulan los electrones

Solución: Del ánodo hacia el cátodo / hacia el cátodo

d) Escriba la expresión general para la fuerza electromotriz de una pila (E°)

Solución: Epila∘=Ecaˊtodo∘−Eaˊnodo∘E^\circ_\text{pila} = E^\circ_\text{cátodo} - E^\circ_\text{ánodo}

d) ¿Cómo tiene que ser su signo para que la pila funcione?

Solución: Positivo / Positiva / > 0

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