QuímicaFácilCuestión · 1,5 pts

Pilas galvánicas y potenciales

Andalucía · 2022 · Reserva 3

Enunciado

Bloque B · B4. Se construye una pila galvánica formada por un electrodo de plata metálica sumergido en una disolución

1

M de iones

\text{Ag}^+

y un electrodo de plomo sumergido en una disolución

1

M de iones

\text{Pb}^{2+}

.

a) Escriba la reacción global ajustada de la pila.

b) Determine el potencial de la pila.

c) Escriba la notación de la pila.

Datos:

E^\circ(\text{Ag}^+/\text{Ag}) = 0{,}80

E^\circ(\text{Pb}^{2+}/\text{Pb}) = -0{,}13

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Resultado

\boxed{\;\textbf{a) } \text{Pb}(s) + 2\,\text{Ag}^+(ac) \to \text{Pb}^{2+}(ac) + 2\,\text{Ag}(s)\;}

\boxed{\;\textbf{b) } E^\circ_{\text{pila}} = 0{,}80 - (-0{,}13) = +0{,}93 \text{ V}\;}

\boxed{\;\textbf{c) } \text{Pb}\,|\,\text{Pb}^{2+}(1\,\text{M})\;\|\;\text{Ag}^+(1\,\text{M})\,|\,\text{Ag}\;}

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Un solo criterio decide todo: el electrodo de mayor potencial de reducción actúa de cátodo, porque así la fem de la pila sale positiva y el proceso es espontáneo.

E^\circ(\text{Ag}^+/\text{Ag}) = 0{,}80 \;>\; E^\circ(\text{Pb}^{2+}/\text{Pb}) = -0{,}13

\Rightarrow \text{cátodo: plata} \qquad \text{ánodo: plomo}

Después, ajusta los electrones intercambiados antes de sumar las semirreacciones.

Desarrollo

a) Reacción global ajustada.

Semirreacción anódica (oxidación, el electrodo de menor potencial):

\text{Pb}(s) \longrightarrow \text{Pb}^{2+}(ac) + 2e^-

Semirreacción catódica (reducción):

\text{Ag}^+(ac) + 1e^- \longrightarrow \text{Ag}(s)

Igualamos electrones. La plata solo intercambia uno, así que hay que multiplicarla por 2:

2\,\text{Ag}^+(ac) + 2e^- \longrightarrow 2\,\text{Ag}(s)

Sumando:

\boxed{\text{Pb}(s) + 2\,\text{Ag}^+(ac) \longrightarrow \text{Pb}^{2+}(ac) + 2\,\text{Ag}(s)}

En la práctica, el electrodo de plomo se va disolviendo mientras sobre el de plata se deposita plata metálica.

b) Potencial de la pila.

E^\circ_{\text{pila}} = E^\circ_{\text{cátodo}} - E^\circ_{\text{ánodo}} = 0{,}80 - (-0{,}13)

\boxed{E^\circ_{\text{pila}} = +0{,}93 \text{ V}}

Positivo, luego el proceso es espontáneo, como corresponde a una pila galvánica. Y ojo con un detalle importante: el potencial no se multiplica por el coeficiente 2 de la plata.

E^\circ

es una magnitud intensiva; lo que sí depende de

n

es la energía libre:

\Delta G^\circ = -n\,F\,E^\circ = -2 \cdot 96\,500 \cdot 0{,}93 = -179{,}5 \text{ kJ}\cdot\text{mol}^{-1}

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

c) Notación de la pila.

El convenio internacional coloca el ánodo a la izquierda y el cátodo a la derecha, separados por el puente salino (

\|

\boxed{\text{Pb}(s)\,|\,\text{Pb}^{2+}(1\ \text{M})\;\|\;\text{Ag}^+(1\ \text{M})\,|\,\text{Ag}(s)}

La barra simple

|

indica una interfase entre fases distintas (metal-disolución) y la doble

\|

, el puente salino que cierra el circuito iónico y mantiene la electroneutralidad de ambas semiceldas.

Consejo

Los dos errores que este tipo de cuestión persigue:
Multiplicar el potencial por el coeficiente de ajuste. La plata va con un 2 en la reacción global, pero su $E^\circ$ sigue valiendo $0{,}80$ V. Un voltaje no depende de cuánta sustancia reaccione.
Invertir la notación. Ánodo a la izquierda, cátodo a la derecha, siempre. Si escribieras $\text{Ag}|\text{Ag}^+\|\text{Pb}^{2+}|\text{Pb}$ estarías describiendo una pila de $-0{,}93$ V, es decir, un proceso no espontáneo.
Un truco para recordar el orden: "la oxidación va primero", tanto en el alfabeto (ánodo antes que cátodo) como en la notación.

Paso 1 de 3

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Sigue practicando

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\text{Ni}(s) + 2\,\text{Ag}^+(ac) \longrightarrow \text{Ni}^{2+}(ac) + 2\,\text{Ag}(s)

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