QuímicaFácilCuestión · 1 pts

Pilas galvánicas y potenciales

Castilla-La Mancha · 2019 · Julio · Opción B

Enunciado

Se dispone de dos barras metálicas, una de plata y otra de cadmio, y de 100 mL de sendas disoluciones 1 M de

\text{AgNO}_3

\text{Cd(NO}_3)_2

. Justifica qué barra metálica habría que introducir en qué disolución para que se produzca una reacción espontánea.

Datos:

E^\circ

(V):

\text{Ag}^+/\text{Ag} = 0{,}80

;

\text{Cd}^{2+}/\text{Cd} = -0{,}40

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Resultado

\boxed{\text{Barra de Cd en AgNO}_3:\ \text{Cd} + 2\,\text{Ag}^+ \to \text{Cd}^{2+} + 2\,\text{Ag},\ E^\circ = 1{,}20\ \text{V} > 0}

La plata en

\text{Cd(NO}_3)_2

no reacciona (

E^\circ = -1{,}20

V).

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Una barra metálica sumergida en la disolución de los iones de otro metal reacciona si el metal de la barra se oxida y los iones de la disolución se reducen de forma espontánea, es decir, si

E^\circ = E^\circ_{\text{reducción}} - E^\circ_{\text{oxidación}} > 0

. Se reduce el par de mayor potencial (

\text{Ag}^+

) y se oxida el de menor potencial (Cd). (Meter cada barra en la disolución de sus propios iones no produce reacción neta.)

Desarrollo

\text{Ag}^+

, con el potencial de reducción más alto (0,80 V), es el mejor oxidante; el Cd, con el potencial más bajo (−0,40 V), es el mejor reductor. La reacción espontánea será la oxidación del cadmio por los iones plata:

Oxidación: $\text{Cd}(s) \longrightarrow \text{Cd}^{2+}(aq) + 2\,e^-$
Reducción: $2\,\text{Ag}^+(aq) + 2\,e^- \longrightarrow 2\,\text{Ag}(s)$

\text{Cd}(s) + 2\,\text{Ag}^+(aq) \longrightarrow \text{Cd}^{2+}(aq) + 2\,\text{Ag}(s)

E^\circ = E^\circ_{\text{Ag}^+/\text{Ag}} - E^\circ_{\text{Cd}^{2+}/\text{Cd}} = 0{,}80 - (-0{,}40) = 1{,}20\ \text{V} > 0

Como

E^\circ > 0

\Delta G^\circ = -nFE^\circ < 0

y la reacción es espontánea. Por tanto, hay que introducir la barra de cadmio en la disolución de $\text{AgNO}_3$ : el cadmio se disuelve como

\text{Cd}^{2+}

y sobre la barra se deposita plata metálica. En forma molecular:

\text{Cd} + 2\,\text{AgNO}_3 \longrightarrow \text{Cd(NO}_3)_2 + 2\,\text{Ag}

La combinación contraria, barra de plata en $\text{Cd(NO}_3)_2$ , supondría

2\,\text{Ag} + \text{Cd}^{2+} \to 2\,\text{Ag}^+ + \text{Cd}

, con

E^\circ = -0{,}40 - 0{,}80 = -1{,}20\ \text{V} < 0

: no es espontánea y no ocurre nada.

Simulación interactivaVisualiza este problema en una simulación (se abre en una nueva pestaña)

Consejo

Para que la reacción sea espontánea, el metal de la barra tiene que ser más reductor (menor E°) que el metal cuyos iones están en disolución. Justifícalo con el signo de E° (o de ΔG°), no solo con «la plata es más noble».

Al calcular E° no multipliques el potencial de la plata por 2: los potenciales no dependen de los coeficientes de ajuste.

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