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Resolución del Ejercicio de Pilas Galvánicas, para Reacciones de Oxidación-Reducción REDOX de Química de Bachillerato

RESOLUCIÓN DEL EJERCICIO DE PILAS, DE APLICACIÓN DE REACCIONES DE OXIDACIÓN-REDUCCIÓN (REDOX) PARA QUÍMICA DE BACHILLERATO:

EJERCICIO Q2BE1851:

Si se construye una pila galvánica con los elementos (Ni2+/Ni) y (Zn2+/Zn)

a)Realizar un esquema de la misma, señalando cuál es el cátodo y cuál es el ánodo

b)Escribir las reacciones que tienen lugar en cada uno de los electrodos y la reacción global.

c)Calcular la f.e.m. estándar de la pila:

DATOS: E0 (Ni2+/Ni) = – 0,25 V; E0 (Zn2+/Zn) = – 0,76 V.

RESOLUCIÓN:

Recordemos que una pila voltaica, electróquímica o galvánica es un sistema que permite producir energía eléctrica a partir de una reacción redox espontánea.

Para que una reacción redox sea espontánea el valor del potencial estándar de la pila que generan las dos semireacciones redox debe ser positivo.

E0 (pila) = E0 (cátodo) – E0 (ánodo)

Cuando hay dos electrodos para formar una posible pila, hay que tener en cuenta que

 

El cátodo que actúa como polo positivo de la pila y es el electrodo donde se produce la reducción; es el electrodo que tiene un potencial estándar de reducción mayor (más positivo o menos negativo)

El ánodo que actúa como polo negativo de la pila y es donde se produce la oxidación; el que tiene un potencial estándar de reducción menor (menos posivo a más negativo).

Con esto conseguimos que el potencial de la pila tenga un valor positivo y la reacción redox sea espontánea.

Los electrones van del negativo al positivo, del ánodo al cátodo.

Recordemos que la oxidación es perder electrones que se suministran al circuito (el ánodo pierde electrones), que en el cátodo se toman para producir la reducción de este electrodo.

En nuestro caso actuará como cátodo el Ni, ya que tiene mayor potencial del reducción

Como ánodo el Zn el que tiene menor potencial.

Las reacciones son:

En el ánodo, la oxidación del Zn:

El electrodo de Zn va perdiendo su masa, al transformarse en Zn2+ que se incorpora a la disolución.

Pérdida de electrones, que por el circuito llegan al cátodo, para producir la oxidación del Ni2+.

El Ni2+, tendrá que estar en disolución (una sal que lo contenga) con el electrodo de Ni, que va aumentando su masa.

En todo esto es necesario un PUENTE SALINO: una disolución de un electrólito inerte para los procesos que tienen lugar en la pila (KCl), que cierra el circuito y mantiene constante la neutralidad eléctrica de las dos disoluciones ya que, en el ánodo se generan iones positivos y en el cátodo se pierden.

Si el KCl fuera el electrólito utilizado:

Los iones Cl del puente salino se mueven hacia el ánodo para compensar el aumento de carga positiva que se genera en él al producirse Zn2+.

Los iones K+ del puente salino se mueve hacia el cátodo, para compensar la pérdida de carga positiva que se está generando cuando los iones Ni2+ se convierten en Ni.

Por todo ello, el esquema de la pila:

b) Las Reacciones en cada uno de los electrodos:

Las reacciones son:

En el ánodo, la oxidación de Zn:

El electrodo de Zn va perdiendo su masa, al transformarse en Zn2+ que se incorpora a la disolución.

Pérdida de electrones, que por el circuito llegan al cátodo, para producir la oxidación del Ni2+. Entonces en el cátodo, la reducción:

La reacción global

c)La fuerza electromotriz estándar de la pila:

E0 (pila) = E0 (cátodo) – E0 (ánodo) = – 0,25 – (- 0,76) = 0,51 V

 

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