PAU Química 2014 · Juny · Sèrie 4 · Exercici 2

2. Les solucions aquoses dels àcids reaccionen amb molts metalls i produeixen hidrogen. Així, per exemple, quan deixem caure unes quantes gotes d’una solució aquosa de HCl sobre una làmina prima d’alumini, aquesta es forada a causa de la reacció següent: 2 Al(s) + 6 HCl(aq) → 2 AlCl3(aq) + 3 H2(g) a) Justifiqueu que aquesta reacció és espontània en condicions estàndard i a 25 °C. Expliqueu raonadament quin reactiu és l’oxidant i quin reactiu és el reductor. [1 punt] b) Podem dur a terme la reacció entre l’alumini i l’àcid clorhídric en una pila per a gene­ rar corrent elèctric continu emprant un pont salí de KNO3(aq). La notació d’aquesta pila és: Al(s) | AlCl3(aq) || HCl(aq), H2(g) | Pt(s) Feu un dibuix de la pila i indiqueu-hi les polaritats dels elèctrodes. Justifiqueu cap a on es mouen els ions del pont salí quan la pila està en funcionament. [1 punt] Dades:  Potencial estàndard de reducció, a 25 °C: E°(H+/H2) = 0,00 V; E°(Al3+/Al) = –1,66 V

a) Reacció: 2 Al(s) + 6 HCl(aq) → 2 AlCl3(aq) + 3 H2(g) Justificació que la reacció és espontània: Raonament 1: Per saber si la reacció redox és espontània es pot calcular la força electromotriu de la pila on tingués lloc aquesta reacció en condicions estàndard (Eo). Tenim: Si Eo > 0  reacció redox espontània [0,3 p] (opcionalment: Si Eo > 0  ΔGo < 0  reacció redox espontània ) Calculem el valor de Eo. El càtode és H+/H2 (reducció) i l’ànode és el Al3+/Al (oxidació). Eo = Eo CATODE - Eo ANODE = E0(H+/H2) – E0(Al3+/Al) Eo = (0,00) – (–1,66) = + 1,66 V > 0 Eo > 0  Reacció espontània. [0,3 p] Raonament 2: També es pot raonar indicant que el potencial de reducció del parell que es redueix (H+/H2, càtode) hauria de ser més gran que el que s’oxida (Al3+/Al, ànode) perquè la reacció sigui espontània. [0,3 p] E0(H+/H2) > E0(Al3+/Al) ó E0 càtode > E0 Tenim: ànode  Reacció espontània. [0,3p] Reactiu oxidant i reactiu reductor: - El reactiu oxidant és el HCl ja que oxida l’alumini (Al a Al3+ […]