Ejercicio resuelto de Pilas galvánicas · Química · 2026

Se construye una pila voltaica usando como electrodos Cr y Ni.

a) Escriba las semirreacciones que ocurren en cada electrodo, indicando cuál corresponde al ánodo, cuál al cátodo y sus signos. (0,5 puntos)

b) Determine el potencial (f.e.m.) de la pila y la reacción global ajustada. (0,5 puntos)

c) Escriba la notación la pila. (0,5 puntos)

d) El papel de aluminio es ampliamente usado para envolver alimentos, no obstante, se desaconseja su uso en alimentos ácidos como los cítricos o el tomate. Justifica si el aluminio podría reaccionar con los ácidos. (0,5 puntos)

Datos: potenciales normales de reducción: $E^{\circ }({\text{Cr}}^{3+}\mathrm{/}\text{Cr})=-\mathrm{0,74}\text{ V}$; $E^{\circ }({\text{Ni}}^{2+}\mathrm{/}\text{Ni})=-\mathrm{0,25}\text{ V}$; $E^{\circ }({\text{Al}}^{3+}\mathrm{/}\text{Al})=-\mathrm{1,66}\text{ V}$; $E^{\circ }({\text{H}}^{+}\mathrm{/}{\text{H}}_2)=\mathrm{0,00}\text{ V}$.

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{Escriba}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{semirreacciones}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{ocurren}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{cada}}\mathbf{\text{electrodo,}}\mathbf{\text{indicando}}\mathbf{\text{cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{l}}\mathbf{\text{corresponde}}\mathbf{\text{al}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{nodo,}}\mathbf{\text{cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{l}}\mathbf{\text{al}}\mathbf{\text{c}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{todo}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{sus}}\mathbf{\text{signos.}}\mathbf{\text{(0,5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

En una pila voltaica se oxida la especie con menor potencial normal de reducción y se reduce la de mayor potencial. Como $E^{\circ }(\mathrm{C}{\mathrm{r}}^{3+}\mathrm{/}\mathrm{C}\mathrm{r})=-\mathrm{0,74}\text{ V}$ es menor que $E^{\circ }(\mathrm{N}{\mathrm{i}}^{2+}\mathrm{/}\mathrm{N}\mathrm{i})=-\mathrm{0,25}\text{ V}$, el cromo se oxida y el níquel se reduce.

$\acute{\text{A}}\text{nodo (oxidaci}\acute{\text{o}}\text{n, polo negativo)}:\mathrm{C}\mathrm{r}(s)\to \mathrm{C}{\mathrm{r}}^{3+}(aq)+3e^{-}$

$\text{C}\acute{\text{a}}\text{todo (reducci}\acute{\text{o}}\text{n, polo positivo)}:\mathrm{N}{\mathrm{i}}^{2+}(aq)+2e^{-}\to \mathrm{N}\mathrm{i}(s)$

En una pila el ánodo es el polo negativo, porque de él salen los electrones hacia el circuito exterior, y el cátodo el positivo.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{Determine}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{potencial}}\mathbf{\text{(f.e.m.)}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{pila}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{reacci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{global}}\mathbf{\text{ajustada.}}\mathbf{\text{(0,5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

$E_{\text{pila}}^{\circ }=E_{\text{c}\acute{\text{a}}\text{todo}}^{\circ }-E_{\acute{\text{a}}\text{nodo}}^{\circ }=-\mathrm{0,25}-(-\mathrm{0,74})$

$E_{\text{pila}}^{\circ }=\mathrm{0,49}\text{ V}$

Para la reacción global se igualan los electrones intercambiados multiplicando la primera semirreacción por 2 y la segunda por 3.

$2\mathrm{C}\mathrm{r}(s)+3\mathrm{N}{\mathrm{i}}^{2+}(aq)\to 2\mathrm{C}{\mathrm{r}}^{3+}(aq)+3\mathrm{N}\mathrm{i}(s)$

El potencial es positivo, luego el proceso es espontáneo, como corresponde a una pila.

$\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{Escriba}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{notaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{pila.}}\mathbf{\text{(0,5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

Por convenio el ánodo se escribe a la izquierda y el cátodo a la derecha, con la doble barra representando el puente salino.

$\mathrm{C}\mathrm{r}(s)\mathrm{\mid }\mathrm{C}{\mathrm{r}}^{3+}(aq)\mathrm{\mid }\mathrm{\mid }\mathrm{N}{\mathrm{i}}^{2+}(aq)\mathrm{\mid }\mathrm{N}\mathrm{i}(s)$

$\mathbf{\text{d)}}\mathbf{\text{El}}\mathbf{\text{papel}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{aluminio}}\mathbf{\text{es}}\mathbf{\text{ampliamente}}\mathbf{\text{usado}}\mathbf{\text{para}}\mathbf{\text{envolver}}\mathbf{\text{alimentos,}}\mathbf{\text{no}}\mathbf{\text{obstante,}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{desaconseja}}\mathbf{\text{su}}\mathbf{\text{uso}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{alimentos}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{cidos}}\mathbf{\text{como}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{c}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{tricos}}\mathbf{\text{o}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{tomate.}}\mathbf{\text{Justifica}}\mathbf{\text{si}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{aluminio}}\mathbf{\text{podr}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{reaccionar}}\mathbf{\text{con}}\mathbf{\text{los}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{cidos.}}\mathbf{\text{(0,5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

Un metal es atacado por los ácidos si su potencial normal de reducción es menor que el del par ${\mathrm{H}}^{+}\mathrm{/}{\mathrm{H}}_2$, que vale 0,00 V. El del aluminio es $-\mathrm{1,66}\text{ V}$, muy inferior, así que el aluminio se oxida y los protones del ácido se reducen.

$2\mathrm{A}\mathrm{l}(s)+6{\mathrm{H}}^{+}(aq)\to 2\mathrm{A}{\mathrm{l}}^{3+}(aq)+3{\mathrm{H}}_2(g)$

$E^{\circ }=\mathrm{0,00}-(-\mathrm{1,66})=+\mathrm{1,66}\text{ V}>0$

El potencial es claramente positivo, de modo que la reacción es espontánea: el aluminio sí reacciona con los ácidos. Por eso se desaconseja envolver con papel de aluminio alimentos ácidos como el tomate o los cítricos, que disuelven parte del metal y lo incorporan al alimento.