QuímicaFácilCuestión · 1 pts

Pilas galvánicas y potenciales

Castilla-La Mancha · 2024 · Julio
Enunciado
Indique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas, justificando su respuesta:

a) (0,5 puntos) Cuanto mayor sea el E∘E^\circ de una sustancia, mayor será su carácter oxidante.

b) (0,5 puntos) La reacción de una pila en condiciones estándar transcurre sin necesidad de una fuente de energía externa (proceso espontáneo), generando corriente eléctrica, si ΔG∘\Delta G^\circ es >0> 0.
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Resultado
a) Verdadera: a mayor potencial de reducción, mayor tendencia a reducirse, es decir, a oxidar a otras especies.

b) Falsa: la pila funciona sola si ΔG∘=−nFE∘<0\Delta G^\circ = -nFE^\circ < 0, es decir, con E∘>0E^\circ > 0. Con ΔG∘>0\Delta G^\circ > 0 no es espontánea y necesita energía externa (electrólisis).
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Estrategia

Los potenciales estándar que se tabulan son de reducción: miden la tendencia de la forma oxidada de un par a captar electrones. Un oxidante es precisamente la especie que capta electrones (y se reduce), así que el apartado a) se responde leyendo bien qué significa E∘E^\circ.

Para el b), la relación entre la energía libre y la fuerza electromotriz de la pila es ΔG∘=−nFE∘\Delta G^\circ = -nFE^\circ: una pila funciona sola cuando su E∘E^\circ es positiva, lo que obliga a que ΔG∘\Delta G^\circ sea negativa.
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Desarrollo

a) Verdadera.

El potencial estándar de reducción E∘E^\circ de un par mide la tendencia de su forma oxidada a ganar electrones y reducirse. Cuanto mayor (más positivo) es E∘E^\circ, más fácilmente se reduce esa especie y, por tanto, más fácilmente oxida a otras: mayor es su carácter oxidante.

Por ejemplo, el par F2/F−\text{F}_2/\text{F}^- tiene E∘=+2,87 VE^\circ = +2{,}87\ \text{V}, el más alto de la serie, y el flúor es el oxidante más fuerte; en el extremo opuesto, el Li+/Li\text{Li}^+/\text{Li} (E∘=−3,05 VE^\circ = -3{,}05\ \text{V}) apenas se reduce, y en cambio el litio metálico es un reductor muy fuerte. En una pila, la especie del par de mayor E∘E^\circ actúa de oxidante (se reduce en el cátodo).

(Hay que entender que se habla del potencial de reducción del par de esa sustancia, que es el que se tabula.)

b) Falsa.

La energía libre de la reacción de la pila y su fuerza electromotriz están relacionadas por:ΔG∘=−n F Epila∘\Delta G^\circ = -n\,F\,E^\circ_{\text{pila}}Una reacción es espontánea cuando ΔG∘<0\Delta G^\circ < 0, y eso ocurre cuando Epila∘>0E^\circ_{\text{pila}} > 0: entonces la pila funciona por sí sola y genera corriente eléctrica. Si ΔG∘>0\Delta G^\circ > 0 (Epila∘<0E^\circ_{\text{pila}} < 0), la reacción no es espontánea en ese sentido: para que ocurra hay que aportar energía eléctrica desde fuera, que es lo que se hace en una electrólisis. La afirmación sería correcta con ΔG∘<0\Delta G^\circ < 0.
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Consejo

En las preguntas de verdadero o falso la nota está en la justificación: escribe la relación ΔG∘=−nFE∘\Delta G^\circ = -nFE^\circ y razona el signo. Un «falso» sin explicar no puntúa.

Y recuerda que un E∘E^\circ alto significa buen oxidante, no buen reductor: es un cruce muy frecuente.
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