Prerrequisitos
- En una pila voltaica, la oxidación ocurre en el ánodo (electrodo negativo) y la reducción en el cátodo (electrodo positivo)
- Los electrones fluyen del ánodo al cátodo por el circuito EXTERNO; los iones se mueven a través del puente salino
- El puente salino mantiene la neutralidad eléctrica de cada semicelda, dejando pasar aniones hacia el ánodo y cationes hacia el cátodo
Considera la reacción: Cu2+(aq) + Fe(s) → Fe2+(aq) + Cu(s). Esta reacción se lleva a cabo en una pila voltaica con un puente salino lleno de solución saturada de KNO3.
i
Rotule el diagrama de la pila con las especies de la ecuación y la dirección del flujo de electrones.
[2]
ii
Escriba la semiecuación para la reacción que se produce en el ánodo (electrodo negativo).
[1]
iii
Resuma la función del puente salino.
[1]
iv
Prediga el movimiento de todas las especies iónicas a través del puente salino.
[2]
Pistas progresivas
- 1General - identifica primero cuál especie se oxida (Fe, pierde electrones) y cuál se reduce (Cu2+, gana electrones) para poder rotular todo lo demás.
- 2Apartado i) - el Fe se oxida, así que es el ánodo (electrodo negativo); el Cu2+ se reduce en el cátodo (electrodo positivo, donde se deposita Cu sólido). Los electrones fluyen del ánodo (Fe) al cátodo (Cu) por el circuito externo.
- 3Apartado ii) - el ánodo es donde ocurre la OXIDACIÓN: el Fe(s) pierde electrones para formar Fe2+(aq).
- 4Apartado iii) - el puente salino permite el flujo de iones entre las dos semiceldas para mantener la neutralidad eléctrica de cada una (sin el, se acumularía carga y la pila dejaría de funcionar).
- 5Apartado iv) - los aniones (NO3-) se mueven hacia el ánodo (donde se están generando cationes Fe2+ en exceso de carga positiva); los cationes (K+) se mueven hacia el cátodo (donde se están consumiendo cationes Cu2+).
Teoría básica
- En una pila voltaica: oxidación en el ánodo (negativo), reducción en el cátodo (positivo); los electrones fluyen del ánodo al cátodo por el circuito externo.
- El puente salino permite el paso de iones entre semiceldas, manteniendo la neutralidad eléctrica de cada una.
- Los aniones del puente salino se mueven hacia el ánodo (donde se generan cationes en exceso); los cationes se mueven hacia el cátodo (donde se consumen cationes).
Refuerzo
Libro — Chemistry 2023 Oxford - Reactividad 3.2, pilas voltaicas.
Cuadernillo — Examen: EXAMENES AÑOS ANTERIORES/2022/NOV/Chemistry_paper_2__SL_Spanish.pdf, pregunta 3(c); mark scheme en la misma carpeta.
Vídeo —
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Apartado i) —
Ánodo (electrodo negativo) = Fe(s)/Fe2+(aq); cátodo (electrodo positivo) = Cu(s)/Cu2+(aq); flecha de flujo de electrones desde el ánodo hacia el cátodo por el circuito externo.
Apartado ii) —
Fe(s) → Fe2+(aq) + 2e-.
Apartado iii) —
Mantener cada semicelda/electrolito eléctricamente neutra, permitiendo el flujo de iones entre las dos celdas.
Apartado iv) —
Los aniones (NO3-) se mueven hacia el ánodo/Fe (izquierda); el K+ y el Fe2+ se mueven hacia el cátodo/Cu (derecha).