QuímicaFácilCuestión · 2 pts

Pilas galvánicas y potenciales

Andalucía · 2026 · Reserva 3 · Opción A
Enunciado
(2 puntos: 0,5 puntos cada apartado)

Cuando se introduce una tira de magnesio en una disolución de ácido clorhídrico se observa que el metal comienza a disolverse y se forman burbujas de gas hidrógeno.

a) Identifique y escriba las semirreacciones de oxidación y reducción que ocurren en este proceso.

b) ¿Cuántos electrones se transfieren en la reacción global?

c) Calcule el potencial estándar de la celda.

d) Explique si se formarán burbujas en la disolución si se sustituye el magnesio por un anillo de oro.

Datos: E∘(Mg2+/Mg)=−2,37 VE^\circ(\text{Mg}^{2+}/\text{Mg}) = -2{,}37\ \text{V}; E∘(H+/H2)=0,00 VE^\circ(\text{H}^+/\text{H}_2) = 0{,}00\ \text{V}; E∘(Au3+/Au)=1,52 VE^\circ(\text{Au}^{3+}/\text{Au}) = 1{,}52\ \text{V}
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Resultado
  a) Mg→Mg2++2e−;  2H++2e−→H2b) 2 e−  \boxed{\;\textbf{a) } \text{Mg} \rightarrow \text{Mg}^{2+} + 2e^-;\ \ 2\text{H}^+ + 2e^- \rightarrow \text{H}_2 \quad \textbf{b) } 2\ e^-\;}  c) E∘=+2,37 Vd) E∘=−1,52 V<0: no hay burbujas  \boxed{\;\textbf{c) } E^\circ = +2{,}37\ \text{V} \quad \textbf{d) } E^\circ = -1{,}52\ \text{V} < 0:\ \text{no hay burbujas}\;}
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Estrategia

El propio enunciado te dice lo que pasa: el magnesio se disuelve (pasa a Mg2+\text{Mg}^{2+}, se oxida) y aparece hidrógeno (los H+\text{H}^+ del ácido se reducen). Los iones cloruro no intervienen: son espectadores.

Con las dos semirreacciones, el número de electrones sale de igualarlos, y el potencial de la celda esEcelda∘=Ecaˊtodo∘−Eaˊnodo∘E^\circ_{\text{celda}} = E^\circ_{\text{cátodo}} - E^\circ_{\text{ánodo}}donde el cátodo es el par que se reduce (H+/H2\text{H}^+/\text{H}_2) y el ánodo el que se oxida. Para d), repite el razonamiento con el oro: si el potencial sale negativo, la reacción no es espontánea y no habrá burbujas.
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Desarrollo

a) Semirreacciones.

El magnesio pasa de estado de oxidación 00 a +2+2: se oxida (es el reductor). El hidrógeno pasa de +1+1 a 00: se reduce (el H+\text{H}^+ es el oxidante).Oxidacioˊn (aˊnodo):Mg(s)⟶Mg2+(ac)+2e−\text{Oxidación (ánodo):}\quad \text{Mg}(s) \longrightarrow \text{Mg}^{2+}(ac) + 2e^-Reduccioˊn (caˊtodo):2 H+(ac)+2e−⟶H2(g)\text{Reducción (cátodo):}\quad 2\,\text{H}^+(ac) + 2e^- \longrightarrow \text{H}_2(g)b) Electrones transferidos.

Las dos semirreacciones ya intercambian el mismo número de electrones, así que se suman tal cual:Mg(s)+2 H+(ac)⟶Mg2+(ac)+H2(g)\text{Mg}(s) + 2\,\text{H}^+(ac) \longrightarrow \text{Mg}^{2+}(ac) + \text{H}_2(g)o, en forma molecular, Mg+2 HCl⟶MgCl2+H2\text{Mg} + 2\,\text{HCl} \longrightarrow \text{MgCl}_2 + \text{H}_2. En la reacción global se transfieren 2 electrones por cada átomo de magnesio (2 moles de electrones por mol de Mg).

c) Potencial estándar de la celda.Ecelda∘=Ecaˊtodo∘−Eaˊnodo∘=E∘(H+/H2)−E∘(Mg2+/Mg)=0,00−(−2,37)=+2,37 VE^\circ_{\text{celda}} = E^\circ_{\text{cátodo}} - E^\circ_{\text{ánodo}} = E^\circ(\text{H}^+/\text{H}_2) - E^\circ(\text{Mg}^{2+}/\text{Mg}) = 0{,}00 - (-2{,}37) = +2{,}37\ \text{V}Es positivo: la reacción es espontánea (ΔG∘=−nFE∘<0\Delta G^\circ = -nFE^\circ < 0), como confirma lo que se observa.
Simulación interactivaVisualiza este problema en una simulación (se abre en una nueva pestaña)
d) ¿Y con un anillo de oro?

Ahora el metal que tendría que oxidarse es el oro, y los H+\text{H}^+ seguirían siendo los que se reducen:Au⟶Au3++3e−2 H++2e−⟶H2\text{Au} \longrightarrow \text{Au}^{3+} + 3e^- \qquad\qquad 2\,\text{H}^+ + 2e^- \longrightarrow \text{H}_2E∘=E∘(H+/H2)−E∘(Au3+/Au)=0,00−1,52=−1,52 VE^\circ = E^\circ(\text{H}^+/\text{H}_2) - E^\circ(\text{Au}^{3+}/\text{Au}) = 0{,}00 - 1{,}52 = -1{,}52\ \text{V}El potencial es negativo: la reacción no es espontánea. El oro tiene un potencial de reducción mucho mayor que el del hidrógeno; los H+\text{H}^+ no son un oxidante lo bastante fuerte para arrancarle electrones. El anillo no se disuelve y no se forman burbujas de hidrógeno. (Lo espontáneo sería justo lo contrario: que el Au3+\text{Au}^{3+} oxidase al H2\text{H}_2.)

En general, solo los metales con potencial de reducción negativo (Mg, Zn, Fe…) desprenden hidrógeno con los ácidos como el clorhídrico; el oro, la plata o el cobre no.
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Consejo

El error más común en c) es sumar los potenciales tal como vienen o restarlos al revés. Escribe siempre Ecaˊtodo∘−Eaˊnodo∘E^\circ_{\text{cátodo}} - E^\circ_{\text{ánodo}} y sustituye con sus signos: el cátodo es el par que se reduce (aquí, el hidrógeno).

No multipliques los potenciales por los coeficientes al ajustar: el potencial es una propiedad intensiva y no depende de cuántos electrones se intercambien.

En d) no basta con decir «el oro es un metal noble»: calcula el potencial, que sale negativo, y concluye que la reacción no es espontánea y por eso no aparecen burbujas.
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