PILA Y EQUILIBRIO QUÍMICO

La reacción transcurrirá espontáneamente mientras EPILA SEA MAYOR QUE CERO. A medida que transcurre la reacción [Zn2+] aumenta y [Cu2+] disminuye, por lo que la fem de la pila va disminuyendo. CUANDO SE ALCANZA EL VALOR DE CERO PARA LA FEM DE LA PILA, la reacción inversa también tiene lugar espontáneamente: se ha llegado a un estado de equilibrio químico, donde el cociente de reacción Q es igual a la constante de equilibrio.
E = Eo - (R.T/n.F) . ln Q = 0 en el equilibrio -->  Eo = (R.T/n.F) . ln K
Una mezcla de especies oxidadas y reducidas tiene un determinado potencial (que vendrá determinado por la
ecuación de Nernst). El sistema químico evoluciona espontáneamente en el sentido de disminuir dicho potencial, hasta que se llega al valor cero: el sistema alcanza la situación de equilibrio dinámico


SIGNIFICADO NOTACIÓN pH
Se puede preparar una pila con un par H+ (1'00 M) / H2 (Pt) y otro par H+ (C M) / H2 (Pt), con una concentración de H+ distinta a la normal (1'00 M). En este caso existe una diferencia de potencial entre los dos pares derivada de la diferencia de concentraciones de H+. Esta diferencia se traduce en un potencial de hidrógeno (pH) que se puede medir con un voltímetro.
Un peachímetro consiste en una pila con un electrodo de referencia que se sumerge en la disolución cuya concentración de H+ se quiere medir (equivalente al segundo par). La escala del voltímetro se transforma en escala de pH.


 Dados los potenciales normales de reducción Eº(Pb2+/Pb) = – 0’13 V y Eº(Zn2+/Zn) = – 0’76 V
a) Escribe las semirreacciones y la reacción ajustada de la pila que se puede formar.
b) Calcula la fuerza electromotriz de la misma.
c) Indica qué electrodo actúa como ánodo y cuál como cátodo.

Se construye una pila, en condiciones estándar, con un electrodo de cobre y un electrodo de aluminio.
a) Indica razonadamente cuál es el cátodo y cuál el ánodo. b) Calcula la f.e.m de la pila.
Datos: Potenciales estándar de reducción: Cu2+/Cu = 0’34 V; Al3+/Al = ―1’65 V.

Sabiendo que :
Zn(s)/Zn2+(1M)//H+(1M)/H2(1atm)/Pt(s) Eºpila = 0’76 V
Zn(s)/Zn2+(1M)//Cu2+(1M)/Cu(s) Eºpila = 1’10 V
Calcula los siguientes potenciales estándar de reducción: a) Eº (Zn2+/Zn). b) Eº(Cu2+/Cu).


A partir de los valores de potenciales normales de reducción siguientes: (Cl2/Cl - ) = +1’36 V; (I2/I - )
= +0’54 V; (Fe3+/Fe2+) = +0’77 V, indica, razonando la respuesta:
a) Si el cloro puede reaccionar con iones Fe2+ y transformarlos en Fe3+.
b) Si el yodo puede reaccionar con iones Fe2+ y transformarlos en Fe3+.


 Una disolución 0,010 M de iones Ag+ se mezcla con un volumen igual de una disolución 2'0 M de iones
Cu2+, en presencia de una varilla de cobre metálico. Justifica si será espontánea la reacción:
2 Ag+(AC) + Cu(SOL)  2 Ag(SOL) + Cu2+(AC)
DATOS: Potenciales normales Ag1+ / Ag = +0,80 v Cu2+ / Cu = +0,34 v


Haz un dibujo esquemático de la pila Cu / Cu2+ (1 M) // Ag1+ (1 M) / Ag indicando los elementos de que
consta. Escribe la reacción que se produce.


Considera los siguientes potenciales de electrodo estándar:
Eo ( Fe2+ / Fe) =- 0,44 y  Eo ( Cu2+ / Cu ) = +0,34 v
a) ¿Qué voltaje en condiciones estándar producirá una celda electroquímica que utilice estas
semireacciones?.
b) Indica el electrodo que actuará como ánodo y el que actuará como cátodo.
c) Indica, cualitativamente, qué efecto producirá, sobre el potencial de la celda, un aumento de la concentración de iones Cu2+.


Predice si se producirá una reacción espontánea en los siguientes casos:
a) Se introduce un alambre de plata en una disolución de sulfato de cinc.
b) Se utiliza una cuchara de aluminio para agitar una disolución de nitrato de hierro(ll).
DATOS EO (Ag+ / Ag ) = 0,80 v EO (Zn2+ / Zn ) = -0,76 v EO (Al3+ / Al) = -1,67 v
EO (Fe2+ / Fe ) = - 0,44
29.- Explica qué ocurre cuando en una disolución de sulfato de hierro(ll) se introduce una lámina de los siguientes metales: a) Cd b) Zn c) Cu.
DATOS: Eo (Cd2+/Cd) = -0,40 v Eo (Zn2+/Zn) = -0,76 v
Eo (Cu2+/Cu) = -0,34 v Eo (Fe2+/Fe) = -0,44 v


A partir de los siguientes datos de potenciales normales de reducción:
Cu2+ + 2 e-  --> Cu EO = 0,34 v
2 H+ + 2 e-  -->  H2 EO = 0 v
Razona cuál de las siguientes reacciones tendrá lugar en extensión apreciable:
Cu2+ + H+ --> // Cu2+ + H2 --> // Cu + H+ --> // Cu + H2 -->


Los potenciales normales de los sistemas Ni2+ / Ni, Zn2+ / Zn y Pb2+ / Pb son -0,25 v, -0,76 v y +0,13 v
respectivamente. a) Indica cuál es la pila que se puede formar con ellos, que presente un mayor valor de
potencial. b) Escribe las semireacciones que tienen lugar en el ánodo y el cátodo.


 Deduce si el anión nitrato se puede reducir a amoniaco con cinc o con estaño.
DATOS: (Eo) NO3 - / NH3 (-0,13 v) Zn2+ / Zn (-0,76 v) Sn2+ / Sn (0,12 v)