Pilas galvánicas y potenciales

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) Reacción redox: $\text{Zn}(\text{s}) + 2\,\text{AgNO}_3(\text{aq}) \rightarrow \text{Zn}(\text{NO}_3)_2(\text{aq}) + 2\,\text{Ag}(\text{s})$

Semirreacciones en cada electrodo

0,2 p. $\text{Zn}(\text{s}) \rightarrow \text{Zn}^{2+}(\text{aq}) + 2\,\text{e}^-$

0,2 p. $\text{Ag}^+(\text{aq}) + 1\,\text{e}^- \rightarrow \text{Ag}(\text{s})$

0,1 p. Ánodo: $\text{Zn}(\text{s})$

0,1 p. Cátodo: $\text{Ag}(\text{s})$

• Se considera correcto aunque no se explicite el estado físico de las sustancias (sólidos o soluciones acuosas).

Notación de la pila

0,4 p. $\text{Zn}(\text{s})\,|\,\text{Zn}(\text{NO}_3)_2(\text{aq})\,||\,\text{AgNO}_3(\text{aq})\,|\,\text{Ag}(\text{s})$

• Se considera correcto aunque no expliciten el estado físico de las sustancias (sólidos o soluciones acuosas): $\text{Zn}\,|\,\text{Zn}(\text{NO}_3)_2\,||\,\text{AgNO}_3\,|\,\text{Ag}$
• Se considera correcto si en lugar de las sales AgNO₃ y Zn(NO₃)₂ escriben solo los iones Ag⁺ y Zn²⁺, indicando el estado físico o no: $\text{Zn}(\text{s})\,|\,\text{Zn}^{2+}(\text{aq})\,||\,\text{Ag}^+(\text{aq})\,|\,\text{Ag}(\text{s})$ $\qquad \text{Zn}\,|\,\text{Zn}^{2+}\,||\,\text{Ag}^+\,|\,\text{Ag}$

b)

Formulación. Nitrato de potasio: $\text{KNO}_3$ [−0,5 p si no lo formulan bien]

• No es obligatorio formularlo, pero si lo hacen y la fórmula es incorrecta se penalizará 0,5 p en esta pregunta 2b.

Justificar el movimiento de los iones del puente salino

Puente salino: $\text{KNO}_3 \qquad \text{KNO}_3 \rightarrow \text{K}^+ + \text{NO}_3^-$

0,3 p. En el cátodo disminuyen las cargas positivas por la reacción: $\text{Ag}^+ + 1\,\text{e}^- \rightarrow \text{Ag}(\text{s})$

Por tanto: los iones $\text{K}^+$ se mueven hacia el cátodo para compensar el déficit de cargas positivas (y así la solución seguirá siendo eléctricamente neutra).

0,3 p. En el ánodo aumentan las cargas positivas por la reacción: $\text{Zn}(\text{s}) \rightarrow \text{Zn}^{2+}(\text{aq}) + 2\,\text{e}^-$

Por tanto, los iones $\text{NO}_3^-$ se mueven hacia el ánodo para compensar el exceso de cargas positivas (y así la solución continuará siendo eléctricamente neutra).

• La puntuación es de 0 p (sobre 0,6 p) si no justifican el movimiento de los iones.

Cálculo de la fuerza electromotriz de la pila

$E^\circ = E^\circ_{\text{CÁTODO}} - E^\circ_{\text{ÁNODO}}$

0,2 p. $E^\circ = E^\circ(\text{Ag}^+/\text{Ag}) - E^\circ(\text{Zn}^{2+}/\text{Zn})$

$E^\circ = (+0{,}80) - (-0{,}76)$

0,2 p. $E^\circ = 1{,}56\ \text{V}$

• Si no indican unidades (o son erróneas), se penaliza 0,1 p.