Pilas galvánicas o voltaicas 06

 

Estudia la pila:

Cu (s)|Cu2+ (aq)||Fe2+ (aq), Fe3+ (aq)|Pt

Datos: E0(Cu2+/Cu) = 0,34 V; E0(Fe3+/Fe2+) = +0,77 V 

 

 

Solución:

Datos: E0(Cu2+/Cu) = 0,34 V; E0(Fe3+/Fe2+) = +0,77 V 

Como el potencial estándar de reducción mayor es el de Fe3+, en el  electrodo de Fe3+ se producirá una reducción, luego en el electrodo de cobre habrá una oxidación.

Oxidación (pérdida de e):

Cu (s) – 2e → Cu2+ (aq)

Como hay acumulación de electrones, el ánodo será el polo negativo (–).

El Cu se ha oxidado luego es el reductor (cede electrones) y el Cu2+ es el oxidante conjugado.

Reducción (ganancia de e):

2 Fe3+ (aq) + 2e → 2 Fe2+ (aq)

Como hay disminución de electrones, el cátodo será polo positivo (+)

El Fe3+ se ha reducido, luego, es el oxidante (acepta electrones) y el Fe2+ es el reductor  conjugado.

Es interesante observar, como regla mnemotécnica, que reducción y cátodo empiezan con una consonante, mientras que oxidación y ánodo lo hacen con una vocal.

Reacción global:

Cu (s) – 2e → Cu2+ (aq),  E0 = –0,34 V

2 Fe3+ (aq) + 2e → 2 Fe2+ (aq),  E0 = +0,77 V

­­____________________________________________

Cu (s) + 2 Fe3+ (aq) → Cu2+(aq) + 2 Fe2+ (aq), E0 = +0,43 V

O también:

Fuerza electromotriz de la pila:

E0pila = E0cátodo – E0ánodo = 0,77 – 0,34 V = 0,43 V

 

 

 


Pilas galvánicas o voltaicas 05

 

Estudia la pila:

Zn (s)|Zn2+ (aq)||Ag+ (aq)|Ag (s)

Datos: E0(Zn2+/Zn) = –0,76 V; E0(Ag+/Ag) = +0,80 V 

 

 

Solución:

Datos: E0(Zn2+/Zn) = –0,76 V; E0(Ag+/Ag) = +0,80 V

Como el potencial estándar de reducción mayor es el de Ag+, en el  electrodo de plata se producirá una reducción, luego en el electrodo de cinc habrá una oxidación.

Oxidación (pérdida de e):

Zn (s) – 2e → Zn2+ (aq)

Como hay acumulación de electrones, el ánodo será el polo negativo (–).

El Zn se ha oxidado luego es el reductor (cede electrones) y el Zn2+ es el oxidante conjugado.

Reducción (ganancia de e):

2 Ag+ (aq) + 2e → 2 Ag (s)

Como hay disminución de electrones, el cátodo será polo positivo (+)

El Ag+ se ha reducido, luego, es el oxidante (acepta electrones) y el Ag es el reductor  conjugado.

Es interesante observar, como regla mnemotécnica, que reducción y cátodo empiezan con una consonante, mientras que oxidación y ánodo lo hacen con una vocal.

Reacción global:

Zn (s) – 2e → Zn2+ (aq),  E0 = +0,76 V

2 Ag+ (aq) + 2e → 2 Ag (s),  E0 = +0,80 V

­­­­­­­­_______________________________________________

Sn (s) + Br2 (l) → Pb2+(aq) + 2 Br (aq), E0 = +1,56 V

O también:

Fuerza electromotriz de la pila:

E0pila = E0cátodo – E0ánodo = 0,80 – (–0,76 V) = 1,56 V

Un esquema simple de la pila galvánica puede ser la siguiente:

PILAS GALVANICAS 05

 

 

 


Pilas galvánicas o voltaicas 04

 

Se dispone de Pb y Zn metálicos y de dos disoluciones A y B. La disolución A contiene Pb2+ 1 M y la disolución B contiene Zn2+ 1 M. Teniendo en cuenta estos materiales y los que consideres necesarios:

a)  Indica esquemáticamente cómo construirías una pila electroquímica.

b)  Indica las reacciones que tienen lugar y calcule el potencial estándar de dicha pila.

Datos: Potenciales normales de reducción: E0(Pb2+/Pb) = –0,13 V; E0(Zn2+/Zn) = –0,76 V 

 

 

Solución:

a) 

PILAS GALVANICAS 04

En la figura se puede ver el esquema de la pila. Consiste de dos disoluciones: una con iones Zn2+ (por ejemplo de ZnSO4) y otra con iones Pb2+ (por ejemplo PbSO4), contenidas en un recipiente de vidrio y separadas por un tabique poroso. En dichas disoluciones se introducen dos láminas una de Pb que es el polo positivo y otra de Zn que es el polo negativo.

Al unir ambos electrodos por un hilo conductor, se produce una corriente eléctrica, circulando los electrones desde el electrodo negativo hacia el positivo.

b)  En la pila formada por los electrodos Zn2+/Zn y Pb2+/Pb, al ser mayor el potencial de reducción de Pb, tendrán lugar las siguientes semirreacciones:

Semirreacción de oxidación (polo negativo): Zn → Zn2+ + 2e,  E10 = +0,76 V

Semirreacción de reducción (polo positivo): Pb2+ + 2e → Pb,  E20 = –0,13 V

                                                          _____________________________

                            Reacción global: Zn + Pb2+ → Zn2+ + Pb, E0 = +0,63V

 Se puede observar que, al invertir la reacción de reducción del cinc, se ha cambiado el signo de su potencial normal.

 

 


Pilas galvánicas o voltaicas 03

 

Se forma una pila galvánica introduciendo una placa de plata metálica en una disolución de nitrato de plata y una placa de plomo en una disolución de nitrato de plomo (II). Si los potenciales de reducción son: E0(Ag+/Ag) = 0,80 V y E0(Pb2+/Pb) = –0,13 V, expresa la reacción que tiene lugar en la pila, su fuerza electromotriz y realiza un esquema de la pila.

 

 

Solución:

Datos: E0(Ag+/Ag) = 0,80 V; E0(Pb2+/Pb) = –0,13 V

Como el potencial estándar mayor es el de la plata, la tendencia de los iones Ag+ a reducirse a Ag es mayor que la de los iones Pb2+ a reducirse a Pb. Luego el electrodo de plata será es cátodo (+), y en él se reducen los iones  Ag+. Por tanto, el electrodo de plomo será el ánodo (–), y en él se produce la oxidación del plomo metálico.

Oxidación en el ánodo:                 Pb(s) – 2e → Pb2+(aq)       

Reducción en el cátodo:               2 Ag+ (aq) + 2e → 2 Ag (s)

                                                   _______________________________

                  Reacción global:     Pb(s) + 2 Ag+ (aq) → Pb2+(aq) + 2 Ag (s)         

Fuerza electromotriz de la pila:

E0pila = E0cátodo – E0ánodo = 0,80 – (–0,13 V) = 0,93 V

Esquema de la pila: 

Tenemos un recipiente en el cual hay un electrodo de plata, sumergido en una disolución de nitrato de plata, que está conectado con un electrodo de plomo,  sumergido en una disolución de nitrato de plomo (II), con su consiguiente puente salino.

Al unir ambos electrodos por un hilo conductor, en el que se ha conectado un voltímetro, se produce una corriente eléctrica, circulando los electrones desde el electrodo negativo hacia el positivo.

PILAS GALVANICAS 03

 

 


Pilas galvánicas o voltaicas 02

 

Estudia la pila:

Sn (s)|Sn2+ (aq)| |Br (aq) , Br2 (l)|Pt

Datos: E0(Sn2+/Sn) = –0,14 V; E0(Br2/2Br) = +1,07 V 

 

 

Solución:

Datos: E0(Sn2+/Sn) = –0,14 V; E0(Br2/2Br) = +1,07 V

Como el potencial estándar de reducción mayor es el del bromo, en el  electrodo de bromo se producirá una reducción, luego en el electrodo de estaño habrá una oxidación.

Oxidación (pérdida de e):

Sn (s) – 2e → Sn2+ (aq)

Como hay acumulación de electrones, el ánodo será el polo negativo (–).

El Sn se ha oxidado luego es el reductor (cede electrones) y el Sn2+ es el oxidante conjugado.

Reducción (ganancia de e):

Br2 (l) + 2e → 2 Br (aq)

Como hay disminución de electrones, el cátodo será polo positivo (+)

El Br se ha reducido, luego, es el oxidante (acepta electrones) y el Br es el reductor conjugado.

Es interesante observar, como regla mnemotécnica, que reducción y cátodo empiezan con una consonante, mientras que oxidación y ánodo lo hacen con una vocal.

Reacción global:

Sn (s) – 2e → Sn2+ (aq),  E0 = +0,14 V

Br2 (l) + 2e → 2 Br (aq),  E0 = +1,07 V

­­____________________________________________

Sn (s) + Br2 (l) → Pb2+(aq) + 2 Br (aq), E0 = +1,21 V

NOTA: Los coeficientes no afectan a E0.

O también:

Fuerza electromotriz de la pila:

E0pila = E0cátodo – E0ánodo = 1,07 – (–0,14 V) = 1,21 V

Un esquema simple de la pila galvánica puede ser el siguiente:

 

PILAS GALVANICAS 02