Química electroquímica problemas + solución

TEMA 6º-Electroquímica

Problemas de celdas galvánicas

1. a) Determinar la fuerza electromotriz estándar de la celda galvánica Zn/Zn2+//Ag+/Ag
b) Suponer que la concentración del ión zinc en la semicelda Zn/Zn2+ es 1 M, y que la fuerza electromotriz medida en la celda es 1,21 V a la temperatura de 25 (C. ¿Cuál será la concentración del ión plata en la semicelda Ag+/Ag?
Sol.: a) E(=1,56 V; b) 1,17x10-6M

2. Se construye una pila con dos electrodos de platino sumergidos en dos disoluciones a 298 K. La primera está formada por los iones Cu2+ y Cu+ y la segunda por los iones Fe3+ y Fe2+
a) Escribir la reacción química que tiene lugar y el valor del potencial de la pila en condiciones estándar.
b) Hallar el valor de la constante de equilibrio para el proceso que tienelugar en la misma.
c) Hallar el potencial de la pila si las concentraciones son: [Cu2+ (=10-2M; [Cu+ (=5x10-3M; [Fe3+ (=2,5x10-3M; [Fe2+ (=5,5x10-3M
d) Calcular la variación de energía libre de Gibbs en las condiciones del apartado anterior y razonar en qué sentido evolucionará la reacción
Sol.: a) Cátodo: Fe3+ + 1e- → Fe2+, Ánodo: Cu+ → Cu2+ + 1e-, Reacción global: Fe3+ + Cu2+ ( Fe2+ +Cu2+, E0=0,62 V; b) 3,22x1010; c) 0,58 V; d) -55970 J, la reacción evolucionará netamente hacia la derecha

3. Se construye una celda galvánica como sigue: un alambre de Pt se sumerge en una disolución que contiene Sn2+ 1 M y Sn4+ 10-3 M; esto constituye una semicelda; la otra semicelda tiene una barra de sodio metálico sumergida en una disolución 10-1 M de Na+.
a) Escribir las reacciones desemicelda y la reacción global.
b) Calcular el potencial de la celda y la constante de equilibrio del proceso que en ella tiene lugar a 25 ºC.
Sol.: a) Reacción global: Sn4+(10-3 M) + 2 Na(s) ( Sn2+(1M) + 2 Na+(10-1M); b) E=2,81 V, K= 1,87x1096

4. Los potenciales estándar de reducción de los pares Ag+/Ag y Ni2+/Ni son 0,80 V y -0,25 V respectivamente. ¿Se podría construir una pila conelectrodos de plata y níquel, sumergidos en las respectivas disoluciones? En caso afirmativo, dibujar un esquema de la misma, indicando:
a) ¿Qué electrodo actúa como ánodo y cuál como cátodo?
b) ¿Cuál es la fuerza electromotriz de la pila en condiciones estándar?
Sol.: a) Ánodo: Ni, cátodo: Ag; b) 1,05 V

5. Dada la pila: [pic]
a) Escribir las semirreacciones correspondientes alos dos electrodos y la reacción global de la pila.
b) Calcular el potencial de cada electrodo y la fuerza electromotriz de la pila.
Sol.: a) Cátodo: Ag+ + 1e-[pic]Ag(s), Ánodo: Mg(s) [pic]Mg2++ 2e-, Reacción global: Mg + 2 Ag+ ( Mg2+ + 2 Ag(s); b) E(Ag+/Ag)= 0,68 V, E(Mg/Mg2+)= 2,40 V, E(pila)= 3,08 V

6. La reacción en solución acuosa: [pic]tiene una constante de equilibrio de 100 a 25ºC.
a) Describir los procesos que tienen lugar en cada electrodo y calcular el potencial estándar de la celda.
b) Calcular la variación de energía libre de Gibbs y en qué sentido evolucionará la reacción a la temperatura de 25 ºC, para alcanzar el equilibrio, si las concentraciones iniciales fueran [pic].
Sol.: a) Eo= 0,059 V; b) [pic]= 22,774 kJ, evolucionará netamente de derecha aizquierda.

7. Suponiendo estas parejas redox: [pic]/Cr3+ y Fe3+/Fe2+
a) Representar la pila galvánica que se forma con las parejas anteriores.
b) Escribir (en condiciones estándar) la reacción global y las semirreacciones que tienen lugar en esta pila.
c) Determinar la constante de equilibrio del proceso que ocurre en la pila (25 ºC).
d) Calcular el cambio de energía de Gibbs delproceso y el potencial de la pila, sabiendo que la concentración de las sustancias son las siguientes: [[pic]]= 10-2 M; [Fe2+]= 10-2 M; [H+]= 10-1 M; [Cr3+]= 10-3 M y [Fe3+]= 3x10-3 M
e) Partiendo de las condiciones del apartado anterior, ¿hacia donde se desplazará el sistema para alcanzar el estado de equilibrio? (Razonar)
Sol.: c) 7,04x1056, d) 0,46 V; -266340 J

Problemas de celdas...