Ejercicio resuelto de Varios · Química · 2022

Teniendo en cuenta los potenciales de reducción estándar de la plata y del níquel, $E^o(\text{Ag}^+/\text{Ag}) = +0{,}80\ \text{V}$ y $E^o(\text{Ni}^{2+}/\text{Ni}) = -0{,}25\ \text{V}$:

a) ¿Cuál es la fuerza electromotriz, en condiciones estándar, de la pila que se podría construir? [1 punto]

b) Escriba la notación de esa pila y la reacción global que tiene lugar. [1 punto]

c) Indique cuál es el cátodo, el ánodo y las reacciones que tienen lugar en cada uno de ellos. [1 punto]

$\textbf{a) ¿Cuál es la fuerza electromotriz, en condiciones estándar, de la pila que se podría construir? [1 punto]}$

Para que la pila funcione espontáneamente se reduce el par de mayor potencial y se oxida el de menor:

$E^0(\mathrm{Ag^+/Ag}) = +0{,}80\ \mathrm{V} \ > \ E^0(\mathrm{Ni^{2+}/Ni}) = -0{,}25\ \mathrm{V}$

$E^0_{\text{pila}} = E^0_{\text{cátodo}} - E^0_{\text{ánodo}} = (+0{,}80) - (-0{,}25)$

$E^0_{\text{pila}} = +1{,}05\ \mathrm{V}$

$\textbf{b) Escriba la notación de esa pila y la reacción global que tiene lugar. [1 punto]}$

El convenio sitúa el ánodo a la izquierda y el cátodo a la derecha, con barra simple para cada cambio de fase y barra doble para el puente salino:

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

Para la reacción global hay que igualar los electrones: el níquel cede dos y cada ion plata capta uno, de modo que la semirreacción de la plata se multiplica por 2.

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

El potencial no se multiplica por 2 al hacerlo: es una propiedad intensiva y no depende de la cantidad de sustancia.

$\textbf{c) Indique cuál es el cátodo, el ánodo y las reacciones que tienen lugar en cada uno de ellos. [1 punto]}$

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

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

$\textbf{Cátodo}$ (polo positivo), la lámina de plata, donde ocurre la reducción:

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

Los electrones salen del ánodo y circulan por el hilo exterior hasta el cátodo. Con el tiempo, la lámina de níquel se va disolviendo y sobre la de plata se deposita más plata metálica.