Problema resuelto de Química: Pilas galvánicas y potencialesSelectividad (PAU) · Comunitat Valenciana 2020 · Septiembre

a) HCl 1 M frente a níquel: VERDADERO

Disolver el níquel es oxidarlo a $\text{Ni}^{2+}$; quien se reduciría es el $\text{H}^+$ del ácido:$$\text{Ni(s)} + 2\,\text{H}^+\text{(ac)} \longrightarrow \text{Ni}^{2+}\text{(ac)} + \text{H}_2\text{(g)}$$$$E^\circ = E^\circ(\text{H}^+/\text{H}_2) - E^\circ(\text{Ni}^{2+}/\text{Ni}) = 0 - (-0{,}26) = +0{,}26\ \text{V} > 0$$Es espontánea: el níquel se disuelve en el ácido desprendiendo hidrógeno.

b) El níquel oxidando al estaño: FALSO

Para oxidar al estaño, el níquel tendría que aceptar electrones, y el níquel metálico ya está en su forma reducida (estado de oxidación 0): solo puede cederlos. El níquel metálico es un reductor, no un oxidante, así que la afirmación es falsa.

Ni siquiera el ion $\text{Ni}^{2+}$ podría oxidar al estaño:$$\text{Sn(s)} + \text{Ni}^{2+}\text{(ac)} \longrightarrow \text{Sn}^{2+}\text{(ac)} + \text{Ni(s)} \qquad E^\circ = -0{,}26 - (-0{,}14) = -0{,}12\ \text{V} < 0$$no es espontánea. Lo que sí ocurre es lo contrario: el $\text{Sn}^{2+}$ puede oxidar al níquel metálico ($E^\circ = -0{,}14 - (-0{,}26) = +0{,}12$ V).

c) Cobre en nitrato de plata: VERDADERO

El cobre se oxida y el ion plata se reduce:$$\text{Cu(s)} + 2\,\text{Ag}^+\text{(ac)} \longrightarrow \text{Cu}^{2+}\text{(ac)} + 2\,\text{Ag(s)}$$$$E^\circ = E^\circ(\text{Ag}^+/\text{Ag}) - E^\circ(\text{Cu}^{2+}/\text{Cu}) = 0{,}80 - 0{,}34 = +0{,}46\ \text{V} > 0$$Es espontánea: sobre el hilo de cobre se deposita plata metálica y la disolución se vuelve azul por el $\text{Cu}^{2+}$.

d) Sulfato de cobre en un recipiente de estaño: VERDADERO

Hay que ver si el $\text{Cu}^{2+}$ de la disolución ataca al estaño del recipiente:$$\text{Sn(s)} + \text{Cu}^{2+}\text{(ac)} \longrightarrow \text{Sn}^{2+}\text{(ac)} + \text{Cu(s)}$$$$E^\circ = E^\circ(\text{Cu}^{2+}/\text{Cu}) - E^\circ(\text{Sn}^{2+}/\text{Sn}) = 0{,}34 - (-0{,}14) = +0{,}48\ \text{V} > 0$$La reacción es espontánea: el estaño se oxidaría y se iría disolviendo mientras se deposita cobre. Por eso no se puede guardar la disolución en ese recipiente y la afirmación es verdadera.