Problema resuelto de Química: Pilas galvánicas y potencialesSelectividad (PAU) · Comunitat Valenciana 2024 · Junio

a) Zn en una disolución de Cd²⁺. El zinc metálico podría oxidarse y el $\text{Cd}^{2+}$ reducirse:$$\text{Zn} + \text{Cd}^{2+} \rightarrow \text{Zn}^{2+} + \text{Cd} \qquad E^\circ = E^\circ(\text{Cd}^{2+}|\text{Cd}) - E^\circ(\text{Zn}^{2+}|\text{Zn}) = -0{,}40 - (-0{,}76) = +0{,}36\ \text{V}$$$E^\circ > 0$: la reacción es espontánea, el zinc se oxida (se disuelve) y sobre la barra se deposita cadmio. La barra no es estable: falso.

b) Mezcla de Cu²⁺ y Cd²⁺. Las dos especies, $\text{Cu}^{2+}$ y $\text{Cd}^{2+}$, están en su forma oxidada: las dos podrían reducirse, pero no hay nada que pueda oxidarse y ceder los electrones (no hay ningún metal). No puede ocurrir ninguna reacción redox y no se forma cobre metálico: falso. (Solo se formaría cobre si se añadiera cadmio metálico: $\text{Cd} + \text{Cu}^{2+} \rightarrow \text{Cd}^{2+} + \text{Cu}$, con $E^\circ = 0{,}34 - (-0{,}40) = +0{,}74\ \text{V}$.)

c) Cu en HCl 1 M. Para disolverse, el cobre tendría que oxidarse y reducir los $\text{H}^+$ del ácido:$$\text{Cu} + 2\,\text{H}^+ \rightarrow \text{Cu}^{2+} + \text{H}_2 \qquad E^\circ = E^\circ(\text{H}^+|\text{H}_2) - E^\circ(\text{Cu}^{2+}|\text{Cu}) = 0{,}00 - 0{,}34 = -0{,}34\ \text{V}$$$E^\circ < 0$: la reacción no es espontánea (lo espontáneo sería la inversa). El cobre, con un potencial mayor que el del hidrógeno, no se disuelve en HCl: verdadero.

d) Zn²⁺ en una botella de aluminio. El aluminio de la botella podría oxidarse y el $\text{Zn}^{2+}$ reducirse:$$2\,\text{Al} + 3\,\text{Zn}^{2+} \rightarrow 2\,\text{Al}^{3+} + 3\,\text{Zn} \qquad E^\circ = E^\circ(\text{Zn}^{2+}|\text{Zn}) - E^\circ(\text{Al}^{3+}|\text{Al}) = -0{,}76 - (-1{,}68) = +0{,}92\ \text{V}$$$E^\circ > 0$: es espontánea, el aluminio se iría disolviendo y la disolución perdería el $\text{Zn}^{2+}$. No se puede guardar en aluminio: falso.