FICHA R3.2-P03
Pila voltaica Al/Sn y estado de oxidación en un compuesto orgánico
Prerrequisitos
- En una pila voltaica, el metal que se oxida más fácilmente (más reactivo) actúa como ánodo
- La ecuación global de una pila se obtiene sumando las dos semiecuaciones, ajustando los electrones para que se cancelen
- Los estados de oxidación también se pueden asignar a átomos de carbono en compuestos orgánicos, no solo a iones inorgánicos
a) Un alumno construye una pila voltaica con un electrodo de aluminio, Al(s), un electrodo de estaño, Sn(s), y soluciones de nitrato de aluminio y nitrato de estaño(II). b) El ácido metanoico, HCOOH, se puede producir por hidrogenación del dióxido de carbono.
a
Rotule cada componente de la pila (electrodos, soluciones, puente salino, voltímetro) usando la sección 25 del cuadernillo de datos para determinar cuál metal se oxida.
[3]
b
Escriba la ecuación para la reacción química total esperada en la pila del apartado a).
[1]
c
Determine el estado de oxidación del carbono en el ácido metanoico, HCOOH.
[1]
Pistas progresivas
- 1General - el apartado a-b) es sobre construir/rotular una pila a partir de series de reactividad; el c) es un cálculo de estado de oxidación independiente.
- 2Apartado a) - consulta la serie de potenciales estándar de electrodo (sección 25): el metal con potencial de reducción MÁS NEGATIVO se oxida más fácilmente y es el ánodo. Entre Al y Sn, el aluminio es mucho más reactivo.
- 3Apartado b) - ajusta los electrones: el Al pierde 3 electrones (Al→Al3++3e-) y el Sn2+ gana 2 electrones (Sn2++2e-→Sn); necesitas multiplicar por 2 y 3 respectivamente para que los electrones se cancelen (mcm=6).
- 4Apartado c) - en el HCOOH, asigna estados de oxidación típicos: H=+1, O=-2, y despeja el del C para que la suma total sea 0 (molécula neutra). Hay 2 H (+1 cada uno) y 2 O (-2 cada uno) en la fórmula.
Teoría básica
- El metal con potencial de reducción estándar más negativo se oxida más fácilmente y actúa como ánodo en una pila voltaica.
- La ecuación global de una pila se obtiene sumando ambas semiecuaciones tras ajustar los electrones para que se cancelen (usando el mínimo común múltiplo).
- Los estados de oxidación se pueden calcular para átomos de carbono en compuestos orgánicos, asignando valores típicos a H (+1) y O (-2) y despejando el del C.
Refuerzo
Libro — Chemistry 2023 Oxford - Reactividad 3.2, series de reactividad y estados de oxidación.
Cuadernillo — Cuadernillo de datos 2025, sección 25 (potenciales estándar de electrodo). Examen: EXAMENES AÑOS ANTERIORES/2021/MAYO/Chemistry_paper_2__SL_Spanish.pdf preg. 3(a)-(b), y 2023/NOVIEMBRE 2023/Chemistry_paper_2__SL_Spanish.pdf preg. 2(f); mark schemes en las mismas carpetas.
Vídeo —
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Apartado a) —
Electrodo de Al y nitrato de aluminio a un lado (ánodo, se oxida); electrodo de Sn y nitrato de estaño(II) al otro lado (cátodo, se reduce); puente salino y voltímetro conectando ambas semiceldas.
Apartado b) —
3Sn2+(aq) + 2Al(s) → 3Sn(s) + 2Al3+(aq).
Apartado c) —
+2 (con H=+1 x2=+2 y O=-2 x2=-4; para que la suma sea 0, el C debe ser +2).