Ejercicio resuelto de Varios · Química · Extremadura · 2024

Sabiendo que $E^0(\text{Ag}^+/\text{Ag}) = +0{,}80\ \text{V}$ y $E^0(\text{Sn}^{2+}/\text{Sn}) = -0{,}14\ \text{V}$:

a) Desarrolle las semirreacciones en cada electrodo, indicando ánodo y cátodo. [1,0 punto]

b) Escriba la reacción global y calcule la fuerza electromotriz (potencial) de la pila formada. [0,50 puntos]

c) Escriba la notación de la pila en condiciones estándar. [0,50 puntos]

$\textbf{a) Desarrolle las semirreacciones en cada electrodo, indicando ánodo y cátodo. [1,0 punto]}$

Lo primero es decidir qué par se reduce y cuál se oxida, y eso lo fijan los potenciales: en el cátodo va siempre el par de mayor potencial de reducción, porque es el que tiene más tendencia a captar electrones.

$E^0(\mathrm{Ag^+/Ag}) = +0{,}80\ \mathrm{V} > E^0(\mathrm{Sn^{2+}/Sn}) = -0{,}14\ \mathrm{V}$

Así que la plata se reduce y el estaño se oxida.

$\textbf{Ánodo}$ (polo negativo), donde ocurre la oxidación:

$\mathrm{Sn}(s) \rightarrow \mathrm{Sn^{2+}}(ac) + 2\,e^-$

$\textbf{Cátodo}$ (polo positivo), donde ocurre la reducción. Como la plata solo capta un electrón, se multiplica por 2 para igualar el intercambio:

$2\,\mathrm{Ag^+}(ac) + 2\,e^- \rightarrow 2\,\mathrm{Ag}(s)$

$\textbf{b) Escriba la reacción global y calcule la fuerza electromotriz (potencial) de la pila formada. [0,50 puntos]}$

Sumando las dos semirreacciones, los electrones se cancelan:

$\mathrm{Sn}(s) + 2\,\mathrm{Ag^+}(ac) \rightarrow \mathrm{Sn^{2+}}(ac) + 2\,\mathrm{Ag}(s)$

$E^0_{\text{pila}} = E^0_{\text{cátodo}} - E^0_{\text{ánodo}} = (+0{,}80) - (-0{,}14)$

$E^0_{\text{pila}} = +0{,}94\ \mathrm{V}$

Sale positiva, lo que confirma que el proceso es espontáneo y que la asignación de electrodos era la correcta. El potencial $\textbf{no}$ se multiplica por 2 al duplicar la semirreacción de la plata: es una propiedad intensiva y no depende de la cantidad de sustancia que reaccione.

$\textbf{c) Escriba la notación de la pila en condiciones estándar. [0,50 puntos]}$

Por convenio, el ánodo se escribe a la izquierda y el cátodo a la derecha; una barra simple separa dos fases distintas y una barra doble representa el puente salino:

$\mathrm{Sn}(s)\,|\,\mathrm{Sn^{2+}}(1\ \mathrm{M})\,\|\,\mathrm{Ag^+}(1\ \mathrm{M})\,|\,\mathrm{Ag}(s)$

Condiciones estándar significa que las disoluciones son 1 M, la temperatura 25 °C y, si hubiera gases, su presión parcial 1 atm.