Ejercicio resuelto de Varios · Química · 2022

Sabiendo que los potenciales de reducción del hierro y del cobalto en condiciones estándar son $E^o(\text{Fe}^{2+}/\text{Fe}) = -0{,}44\ \text{V}$ y $E^o(\text{Co}^{2+}/\text{Co}) = -0{,}28\ \text{V}$:

a) Calcule el potencial estándar de la pila que podría formarse con ellos. Indique razonadamente cuál sería el ánodo y cuál el cátodo. [1 punto]

b) Escriba las reacciones que tendrían lugar en el ánodo y en el cátodo, así como la reacción global de la pila. [1 punto]

c) Escriba la notación de la pila. [1 punto]

$\textbf{a) Calcule el potencial estándar de la pila que podría formarse con ellos. Indique razonadamente cuál sería el ánodo y cuál el cátodo. [1 punto]}$

En una pila galvánica la reacción ha de ser espontánea, y eso obliga a que se reduzca el par de mayor potencial y se oxide el de menor:

$E^0(\mathrm{Co^{2+}/Co}) = -0{,}28\ \mathrm{V} \ > \ E^0(\mathrm{Fe^{2+}/Fe}) = -0{,}44\ \mathrm{V}$

$\textbf{Cátodo}$: el electrodo de cobalto, donde ocurre la reducción.

$\textbf{Ánodo}$: el electrodo de hierro, donde ocurre la oxidación.

Que los dos potenciales sean negativos no cambia nada: lo que importa no es el signo sino cuál de los dos es mayor.

$E^0_{\text{pila}} = E^0_{\text{cátodo}} - E^0_{\text{ánodo}} = (-0{,}28) - (-0{,}44)$

$E^0_{\text{pila}} = +0{,}16\ \mathrm{V}$

$\textbf{b) Escriba las reacciones que tendrían lugar en el ánodo y en el cátodo, así como la reacción global de la pila. [1 punto]}$

Ánodo (oxidación):

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

Cátodo (reducción):

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

Las dos intercambian 2 electrones, así que se suman tal cual:

$\mathrm{Fe(s)} + \mathrm{Co^{2+}(ac)} \rightarrow \mathrm{Fe^{2+}(ac)} + \mathrm{Co(s)}$

A medida que la pila funciona, la lámina de hierro se disuelve y sobre la de cobalto se deposita más cobalto metálico.

$\textbf{c) Escriba la notación de la pila. [1 punto]}$

Ánodo a la izquierda, cátodo a la derecha, barra simple en cada cambio de fase y barra doble para el puente salino:

$\mathrm{Fe(s)}\,|\,\mathrm{Fe^{2+}(1\ M)}\,\|\,\mathrm{Co^{2+}(1\ M)}\,|\,\mathrm{Co(s)}$