PAU Química 2012 · Juny · Sèrie 1 · Exercici 1

1. Una bateria que es podria utilitzar en els vehicles elèctrics és la de zinc-clor, que té l’avantatge de desenvolupar una potència pràcticament constant, fins i tot durant el procés de descàrrega. Aquesta bateria està formada per un conjunt de piles amb la notació següent: Zn(s)|Zn2+(aq)||Cl2(g)|Cl–(aq)|Pt(s) a) Dibuixeu un esquema d’aquesta pila. Indiqueu-hi la polaritat i el nom de cada elèctrode i assenyaleu el sentit de circulació dels electrons pel circuit exterior. Quina funció hi exerceix el platí? [1 punt] b) Escriviu les equacions de les semireaccions d’oxidació i reducció, i l’equació de la reacció global que hi té lloc. Calculeu la força electromotriu (FEM) de la pila, en condicions estàndard i a 298K. [1 punt] DADES: Potencial estàndard de reducció a 298K: E°(Zn2+|Zn)= –0,76V; E°(Cl2|Cl–) = 1,36V

a) Per la notació de la pila sabem que primer es posa l’ànode i després el càtode. Ànode, polaritat negativa (−): Zn2+ / Zn [0,2 p] Càtode, polaritat positiva (+): Cl2 / Cl- [0,2 p] Els electrons van del pol negatiu (ànode) al pol positiu (càtode). [0,1 p] L’elèctrode de clor és un elèctrode de gas. Aquest tipus d’elèctrodes necessiten tenir un metall (per exemple el platí, metall inert) que els permeti la circulació dels electrons. [0,1 p] Esquema de la pila: [0,4 p] electrons Elèctrode de Pt (+) Elèctrode pont salí Cl2 (g) de Zn (−) solució Cl- (aq) solució de Zn2+ Cl2(g) + 2e- → 2 Cl-(aq) b) Semireacció de reducció: [0,2 p] Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e- Semireacció d’oxidació: [0,2 p] Sumant les dues semireaccions s’obté la reacció global: Cl2 g) + Zn(s) → 2 Cl-(aq) + Zn2+(aq) [0,1 p] Eºpila = Eo Càtode - Eo Ànode = Eo (Cl2/Cl-) – Eo (Zn2+/Zn) [0,2 p] Eºpila =1,36 V – (−0,76 V) Força electromotriu de la pila (FEM) = 2,12 V [0,3 p]