Problema 7 · Química Selectividad Cataluña Juny Serie 2 2022

a) Reacció a l'ànode (oxidació)

Solución: $\mathrm{Cd(s) \rightarrow Cd^{2+}(aq) + 2 e^-}$

a) Reacció al càtode (reducció)

Solución: $\mathrm{Cu^{2+}(aq) + 2 e^- \rightarrow Cu(s)}$

a) Reacció global de la pila

Solución: $\mathrm{Cd(s) + Cu^{2+}(aq) \rightarrow Cd^{2+}(aq) + Cu(s)}$

a) En quin elèctrode es produeix la reacció de reducció?

Solución: Càtode / elèctrode de coure

a) Calculeu la força electromotriu estàndard de la pila

Solución: $0{,}74$ V / $740$ mV

a) Indiqueu el material i els reactius que es necessitaran pel muntatge experimental

Solución: Caldrà disposar de dos vasos de precipitats: en un s'hi posarà la solució de $\mathrm{Cd^{2+}}$ 1 M i s'hi submergirà a mitja alçada una làmina de $\mathrm{Cd}$ (ànode, a l'esquerra), l'altre s'omplirà de la solució de $\mathrm{Cu^{2+}}$ 1 M i s'hi submergirà a mitja alçada una làmina de $\mathrm{Cu}$ (càtode, a la dreta). Es connectaran la làmina de $\mathrm{Cd}$ i la de $\mathrm{Cu}$ amb un fil conductor. El circuit es tancarà col·locant un pont salí: tub que connecta els vasos i que conté una solució aquosa d'un electròlit.

a) Dibuix del muntatge experimental de la pila

Solución: Dibuix esquemàtic del muntatge experimental: - Dos vasos de precipitats amb dissolució $\mathrm{Cd^{2+}}$ 1 M i $\mathrm{Cu^{2+}}$ 1 M. - Ànode de $\mathrm{Cd}$ (polaritat negativa $-$) i càtode de $\mathrm{Cu}$ (polaritat positiva $+$). - Fil conductor unint els elèctrodes, indicant el flux d'electrons de l'ànode ($\mathrm{Cd}$) cap al càtode ($\mathrm{Cu}$). - Pont salí submergit als dos vasos.

b) Si aquesta pila produeix un corrent elèctric de 0,02 A, calculeu quantes hores funcionarà, si l'ànode té una massa de 2,00 g

Solución: $47{,}70$ h / $171708$ s

b) Indiqueu quan serà espontani un procés redox

Solución: Una reacció redox serà espontània quan doni una força electromotriu positiva ($E^\circ > 0$, o variació d'energia lliure negativa $\Delta G^\circ < 0$), és a dir, si el potencial de reducció de l'espècie que es redueix és més gran que el potencial de l'espècie que s'oxida ($E^\circ(\text{càtode}) > E^\circ(\text{ànode})$).