Problema resuelto de Química: Pilas galvánicas y potencialesSelectividad (PAU) · Comunitat Valenciana 2019 · Julio · Opción A

a) Zinc en $\text{Cu}^{2+}$ 1 M

La reacción posible es la oxidación del zinc por el ion cobre(II):$$\text{Zn}(s) \rightarrow \text{Zn}^{2+}(ac) + 2e^- \qquad \text{Cu}^{2+}(ac) + 2e^- \rightarrow \text{Cu}(s)$$$$E^\circ = E^\circ(\text{Cu}^{2+}/\text{Cu}) - E^\circ(\text{Zn}^{2+}/\text{Zn}) = 0{,}34 - (-0{,}76) = +1{,}10\ \text{V} > 0$$Es espontánea: la barra se disuelve y se recubre de cobre. Falso, el zinc no es estable en esa disolución.

b) Hierro en $\text{Cr}^{3+}$ 1 M

Para que la barra se recubriera de cromo, el hierro tendría que oxidarse y el $\text{Cr}^{3+}$ reducirse:$$3\,\text{Fe}(s) + 2\,\text{Cr}^{3+}(ac) \rightarrow 3\,\text{Fe}^{2+}(ac) + 2\,\text{Cr}(s)$$$$E^\circ = E^\circ(\text{Cr}^{3+}/\text{Cr}) - E^\circ(\text{Fe}^{2+}/\text{Fe}) = -0{,}74 - (-0{,}44) = -0{,}30\ \text{V} < 0$$No es espontánea: el cromo es mejor reductor que el hierro, así que el hierro no puede reducir sus iones. Falso.

c) Aluminio en HCl 1 M

El aluminio podría reducir los $\text{H}^+$ del ácido a hidrógeno:$$2\,\text{Al}(s) + 6\,\text{H}^+(ac) \rightarrow 2\,\text{Al}^{3+}(ac) + 3\,\text{H}_2(g)$$$$E^\circ = E^\circ(\text{H}^+/\text{H}_2) - E^\circ(\text{Al}^{3+}/\text{Al}) = 0 - (-1{,}68) = +1{,}68\ \text{V} > 0$$Es espontánea: el aluminio se disuelve desprendiendo $\text{H}_2$. Falso, sí reacciona.

d) $\text{Cu}^{2+}$ 1 M en un recipiente de aluminio

El recipiente aguantaría solo si el aluminio no reaccionara con los iones cobre(II):$$2\,\text{Al}(s) + 3\,\text{Cu}^{2+}(ac) \rightarrow 2\,\text{Al}^{3+}(ac) + 3\,\text{Cu}(s)$$$$E^\circ = E^\circ(\text{Cu}^{2+}/\text{Cu}) - E^\circ(\text{Al}^{3+}/\text{Al}) = 0{,}34 - (-1{,}68) = +2{,}02\ \text{V} > 0$$Es espontánea: el aluminio se oxidaría y el recipiente se iría corroyendo mientras se deposita cobre. Falso, no se puede guardar ahí.