QuímicaMedio2 pts

Pilas galvánicas y potenciales

Cataluña · 2018 · Septiembre

Enunciado

Un grupo de estudiantes han montado tres pilas en el laboratorio, y han medido su fuerza electromotriz, en condiciones estándares y a

298\ \text{K}

. Los datos experimentales que se han obtenido son los siguientes:

Pila	Par redox $^{*}$ del polo negativo	Par redox $^{*}$ del polo positivo	Fuerza electromotriz (V)
1	$\text{Mg}^{2+}/\text{Mg}$	$\text{Zn}^{2+}/\text{Zn}$	$+1{,}62$
2	$\text{Zn}^{2+}/\text{Zn}$	$\text{Cu}^{2+}/\text{Cu}$	$+1{,}10$
3	$\text{H}^{+}/\text{H}_2$	$\text{Cu}^{2+}/\text{Cu}$	$+0{,}34$

^{*}

Los pares redox están representados como pares de reducción, independientemente de si en la semicelda se produce una semirreacción de reducción o de oxidación.

a) (1 punto) Explique el procedimiento experimental que debe seguirse para construir la pila 2 en el laboratorio y medir su fuerza electromotriz, e indique el material y los reactivos que se necesitan.

b) (1 punto) El potencial estándar de electrodo (

E^\circ

) mide la tendencia de un electrodo a generar un proceso de reducción. Por convenio internacional, al electrodo estándar de hidrógeno a

298\ \text{K}

se le asigna un valor de cero y, por lo tanto,

E^\circ(\text{H}^{+}/\text{H}_2) = 0{,}00\ \text{V}

. A partir de los datos experimentales obtenidos, calcule el potencial estándar de reducción del electrodo de Mg,

E^\circ(\text{Mg}^{2+}/\text{Mg})

, a una temperatura de

298\ \text{K}

Comprobar el resultadocompara con lo que te ha salido

Resultado

a) Dos vasos de precipitados con

\text{Zn}^{2+}

1 M y

\text{Cu}^{2+}

1 M, una lámina de Zn y una de Cu, hilo conductor con un voltímetro entre las láminas y un puente salino con una disolución de un electrolito.

b)

\boxed{\;E^\circ(\text{Mg}^{2+}/\text{Mg}) = -2{,}38\ \text{V}\;}

(con

E^\circ(\text{Cu}^{2+}/\text{Cu}) = 0{,}34\ \text{V}

E^\circ(\text{Zn}^{2+}/\text{Zn}) = -0{,}76\ \text{V}

Ver la solución oficialla corrección de la PAU, con los puntos de cada paso

Solución oficial

Corrección oficial de la PAU de Cataluña (Generalitat de Catalunya), traducida del catalán. Las puntuaciones de cada paso son las de la pauta de corrección.

a)

Montaje experimental de la pila, material y reactivos:

0,4 p. Tomamos dos vasos de precipitados: en uno ponemos la disolución de $\text{Zn}^{2+}$ 1 M y, en el otro, la disolución de $\text{Cu}^{2+}$ 1 M. Colocamos en ellos, respectivamente, una lámina de Zn y una de Cu parcialmente sumergidas (electrodos).

0,3 p. Se conectan las láminas con un hilo conductor, y se coloca un voltímetro (potenciómetro) entre las dos láminas.

0,3 p. El circuito se cierra colocando un puente salino: tubo que conecta los dos vasos y que contiene una disolución acuosa de un electrolito (sal soluble).

Opcional (dibujo):

Montaje de la pila: a la izquierda, una lámina de Zn sumergida en un vaso con disolución de Zn²⁺ 1 M; a la derecha, una lámina de Cu en un vaso con disolución de Cu²⁺ 1 M; las láminas se unen con un hilo a través de un voltímetro y un puente salino en forma de U une los dos vasos

(Texto de la figura: «voltímetre»: voltímetro; «pont salí»: puente salino.)

b)

Potencial estándar de una pila:

E^\circ = E^\circ_{\text{cátodo}} - E^\circ_{\text{ánodo}}

0,1 p. Polaridades en una pila: polo negativo: ánodo; polo positivo: cátodo.

0,3 p. Relacionamos el potencial de cada pila con los potenciales de electrodo:

Pila 1: