Pilas galvánicas
(2º bachillerato)
Conocimientos previos: Óxido-reducción.
Práctica: Explique como construiría en el laboratorio una pila con electrodos de zinc y cobre. Haga el dibujo correspondiente. ¿En qué sentido circulan los electrones?. ¿Cuáles son las especies oxidantes y reductoras?. Justifique las respuestas. E0(Cu+2/Cu) = 0,34V; E0(Zn+2/Zn) = -0,76V
(Selectividad-Junio-1998-Septiembre-1999-Septiembre-2001-Junio-2003)
1- Una pila está formada por los electrodos: Al+3/Al (E0 = -1,67 V) y por Au+3/Au (E0 =+1,42 V). Indique: a) Semirreacciones que tienen lugar en cada electrodo. b) Reacción global. c) Fuerza electromotriz de la pila. d) Representación simbólica de la pila.
(Selectividad- Septiembre-2004)
2- Disponemos de la pila o célula galvánica formada por las dos semipilas siguientes: una lámina de cobre sumergida en una disolución tipo de sulfato de cobre (II) y una lámina de plata sumergida en una disolución de nitrato de plata 1 M. Indicar:
a) La reacción que se produce en cada electrodo y la reacción total. Quién es el cátodo y quien el ánodo.
b) El sentido del flujo de los electrones por el circuito externo.
c) E0 de la pila.
d) Quien se oxida y quien se reduce, así como el agente oxidante y el agente reductor.
Datos: E0 (Cu+2/Cu) = 0,34 V; E0 (Ag+/Ag) = 0,80V.
(Selectividad- junio-1993 y junio 2006)
3- Escriba las reacciones que tienen lugar en el ánodo y en el cátodo (indicando el tipo de proceso que ocurre) y calcule la fuerza electromotriz de la siguiente pila: Cd(s)│Cd+2(aq,1M)││Ag+(aq,1M)│Ag(s).
Datos: E0 (Cd+2/Cd) = - 0,40 V; E0 (Ag+/Ag) = +0,80V.
(Selectividad- junio-2007)
4- Se dispone de una pila basada en la siguiente reacción: 2 H+ + Fe ¦ Fe+2 + H2
a) Dibuje un esquema de la misma, indicando el ánodo y el cátodo.
b) Escriba las semirreacciones que tienen lugar en cada electrodo.
c) Razone en que sentido circularán los electrones por el circuito externo.
(Selectividad- Septiembre-1998)
5- Dados los potenciales normales de reducción, E0, de los siguientes pares: Na+/Na = -2,71 V; Cl2/Cl- = + 1,36 V; K+/K = - 2,92 V; Cu2+/Cu = +0,34V, indicar:
a) El elemento químico más oxidante y el más reductor.
b) ¿Qué pareja de semielementos proporcionará la pila de mayor potencial normal?.
c) ¿Cuál será este valor?.
d) ¿Qué reacción tendrá lugar en esa pila?. Escríbala.
(Selectividad-Septiembre-1996)
6- El potencial del semipar Zn+2/Zn es – 0,76 V y el del semipar Ag+/Ag es 0,80 V. Indica razonándolo: a) Cuales son las formas oxidada y reducida de cada semipar; b) que especie química presenta mayor poder oxidante y cual mayor poder reductor; c) cuál sería la reacción química espontánea que tendría lugar si coexisten las cuatro especies en condiciones normales.
7- Sabiendo que el E de los sistemas: Na+/Na, Zn2+/Zn, Ag+/Ag y Cl2/Cl- valen, respectivamente: - 2,71, - 0,76, + 0,80 y + 1,36 V y partiendo en todos los casos de reactivos y productos en las condiciones en que se defina el potencial normal, indique, razonadamente cuales de las siguientes reacciones se darían en sentido directo, cuales en sentido inverso y cuales no se darían:
Na+ + (1/2) H2 ® Na + H+
2 Ag+ + Zn ® 2 Ag + Zn+2
Zn + 2 H+ ® Zn+2 + H2
Cl- + Na+ ® (1/2) Cl2 + Na
Ag+ + H+ ® Ag + (1/2) H2
8- Los potenciales normales (estándar) de reducción de los pares Zn2+/Zn y Fe2+/Fe son, respectivamente, - 0,76 y - 0,44V.
a) ¿Que ocurriría si a una disolución de sulfato de hierro (II) [tetraoxosulfato (VI) de hierro (II)] le añadimos trocitos de Zn?.
b) ¿Y si le añadimos limaduras de Cu?.
Razone las contestaciones. Dato: Eº (Cu2+/Cu) = + 0,34V.
(Selectividad-Junio-2001)
9- Razone que pasará si ponemos una disolución de tetraoxosulfato (VI) de cobre (II) [sulfato de cobre (II)]:
a) En un recipiente de cinc.
b) En un recipiente de plata.
Datos: E0 [Cu(II)/Cu(s)] = 0,34 V; E0 [Zn(II)/Zn(s)] = - 0,76 V; E0 [Ag(I)/Ag(s)] = 0,80 V.
(Selectividad-Junio-2000 y septiembre-2007)
10- A partir de los valores siguientes de los potenciales normales de reducción para los sistemas que se indican:
Cr2O7-2/Cr+3 = + 1,33 V; Br2/Br- = + 1,06 V; Ag+/Ag = +0,80 V; Cu2+/Cu = +0,34V ; Cd2+/Cd = - 0,40 V; Zn2+/Zn = - 0,76 V; Mg2+/Mg = -2,43 V; K+/K = - 2,93 V
Contestar razonadamente a las siguientes cuestiones:
a) ¿ Qué metales de la lista anterior se disolverán espontáneamente en disolución acuosa de HCl 1 M?.
b) Si se introduce una barra de cinc en disoluciones acuosas de nitrato de plata, nitrato de cadmio y nitrato de magnesio, ¿en qué casos se formará una capa de otro metal sobre la superficie del cinc?.
(Selectividad-Septiembre-1994)