Problema 2 · Química Selectividad Cataluña Juny Serie 5 2023

Justifiqueu quin elèctrode actuarà de càtode i quin d'ànode en aquesta pila.

Solución: Càtode: coure (Cu). Ànode: alumini (Al).

Escriviu les semireaccions que tindran lloc a cada elèctrode: Càtode

Solución: Cu²⁺(aq) + 2 e⁻ → Cu(s)

Escriviu les semireaccions que tindran lloc a cada elèctrode: Ànode

Solución: Al(s) → Al³⁺(aq) + 3 e⁻

Escriviu la reacció iònica global

Solución: 3 Cu²⁺(aq) + 2 Al(s) → 3 Cu(s) + 2 Al³⁺(aq)

Notació de la pila

Solución: Al(s) | Al³⁺(aq, 1,0 M) || Cu²⁺(aq, 1,0 M) | Cu(s)

Calculeu-ne la força electromotriu estàndard (FEM).

Solución: 2,02 V / 2020 mV

b) Expliqueu com muntaríeu aquesta pila al laboratori, i indiqueu el material i les altres substàncies químiques que necessitaríeu.

Solución: Agafem dos vasos de precipitats: en un hi posem solució de sulfat de coure(II) 1,0 M i en l'altra solució de clorur d'alumini 1,0 M. A cada vas hi col·loquem, respectivament, una placa metàl·lica de Cu i una d'Al parcialment submergides (elèctrodes). Es connecten les plaques metàl·liques entre elles amb un fil conductor (opcionalment es pot col·locar un voltímetre). El circuit es tanca amb un pont salí, tub que connecta els dos vasos i que conté una solució aquosa d'un electròlit (per exemple KCl(aq) o NaNO3(aq)).

b) Feu un dibuix del muntatge experimental.

Solución: Esquema de la pila galvànica amb dos vasos de precipitats: l'un amb l'elèctrode d'Al submergit en solució $\mathrm{Al^{3+}}$ 1,0 M (o $\mathrm{AlCl_3}$), i l'altre amb l'elèctrode de Cu submergit en solució $\mathrm{Cu^{2+}}$ 1,0 M (o $\mathrm{CuSO_4}$). Tots dos elèctrodes connectats per un fil conductor exterior, i un pont salí connectant les dues dissolucions.