Ejercicio resuelto de Varios · Química · 2021

Sabiendo que los potenciales de reducción del cobre y de la plata en condiciones estándar son $E^o(\text{Cu}^+/\text{Cu}) = +0{,}52\ \text{V}$ y $E^o(\text{Ag}^+/\text{Ag}) = +0{,}8\ \text{V}$:

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

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

Para que la reacción sea espontánea se reduce el par de mayor potencial y se oxida el de menor:

$E^0(\mathrm{Ag^+/Ag}) = +0{,}80\ \mathrm{V} \ > \ E^0(\mathrm{Cu^+/Cu}) = +0{,}52\ \mathrm{V}$

$\textbf{Ánodo}$: el electrodo de cobre, donde se produce la oxidación.

$\textbf{Cátodo}$: el electrodo de plata, donde se produce la reducción.

$E^0_{\text{pila}} = E^0_{\text{cátodo}} - E^0_{\text{ánodo}} = 0{,}80 - 0{,}52$

$E^0_{\text{pila}} = +0{,}28\ \mathrm{V}$

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

Conviene fijarse en que el par que da el enunciado es el del cobre(I), $\mathrm{Cu^+/Cu}$, y no el habitual $\mathrm{Cu^{2+}/Cu}$: el cobre cede aquí un solo electrón.

Ánodo (oxidación):

$\mathrm{Cu(s)} \rightarrow \mathrm{Cu^+(ac)} + e^-$

Cátodo (reducción):

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

Las dos intercambian un electrón, así que se suman directamente sin necesidad de multiplicar por nada:

$\mathrm{Cu(s)} + \mathrm{Ag^+(ac)} \rightarrow \mathrm{Cu^+(ac)} + \mathrm{Ag(s)}$

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

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

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