Problema resuelto de Química: Pilas galvánicas y potencialesSelectividad (PAU) · País Vasco 2023 · Junio

a) Cátodo y ánodo

Como $E^\circ(\text{Ag}^+/\text{Ag}) > E^\circ(\text{Ni}^{2+}/\text{Ni})$, el $\text{Ag}^+$ se reduce (cátodo) y el Ni se oxida (ánodo).

Fuerza electromotriz$$E^\circ_{\text{pila}} = E^\circ_{\text{cátodo}} - E^\circ_{\text{ánodo}} = 0{,}80 - (-0{,}25) = 1{,}05\ \text{V}$$Espontaneidad. Como $E^\circ > 0$, $\Delta G^\circ = -nFE^\circ < 0$: la reacción de la pila es espontánea en condiciones estándar.

b) Reacciones en los electrodos

Cátodo (reducción): $\quad \text{Ag}^+(aq) + e^- \rightarrow \text{Ag}(s) \qquad E^\circ = +0{,}80\ \text{V}$

Ánodo (oxidación): $\quad \text{Ni}(s) \rightarrow \text{Ni}^{2+}(aq) + 2\,e^- \qquad E^\circ_{\text{ox}} = +0{,}25\ \text{V}$

Reacción global, multiplicando la del cátodo por 2 para igualar electrones (el potencial no se multiplica):$$\text{Ni}(s) + 2\,\text{Ag}^+(aq) \rightarrow \text{Ni}^{2+}(aq) + 2\,\text{Ag}(s) \qquad E^\circ = +1{,}05\ \text{V}$$c) Notación de la pila

Se escribe el ánodo a la izquierda y el cátodo a la derecha, con una barra para cada cambio de fase y doble barra para el puente salino:$$\text{Ni}(s)\,|\,\text{Ni}^{2+}(aq,\ 1\ \text{M})\,\|\,\text{Ag}^+(aq,\ 1\ \text{M})\,|\,\text{Ag}(s)$$