PAU Química 2014 · Setembre · Sèrie 5 · Exercici 4

4. Volem muntar una pila, en condicions estàndard i a 298 K, que té la notació següent: Fe(s) | Fe3+(aq, 1 m) || Cu2+(aq, 1 m) | Cu(s) a) Escriviu les semireaccions que es produeixen a l’ànode i al càtode i indiqueu-ne la polaritat. Escriviu la reacció global de la pila i calculeu-ne la força electromotriu. [1 punt] b) Expliqueu el procediment experimental per a construir aquesta pila al laboratori i mesurar-ne la força electromotriu. Indiqueu, també, el material i els reactius que necessiteu. [1 punt] Dades:  Potencial estàndard de reducció, a 298 K: E°(Cu2+/Cu) = 0,34 V; E°(Fe3+/Fe) = –0,04 V

a) Ens donen la notació següent de la pila: Fe(s)  Fe3+(aq, 1 M)  Cu2+(aq, 1 M)  Cu(s) Per la notació de la pila sabem que primer es posa l’ànode (oxidació) i després el càtode (reducció). Semireaccions en els elèctrodes: [0,2 p] Fe  Fe3+ + 3e- Ànode: Cu2+ + 2e-  Cu Càtode: Polaritats dels elèctrodes: [0,1 p] Ànode, polaritat negativa (−): Càtode, polaritat positiva (+) Reacció global de la pila: Multipliquem la reacció de l’ànode per 2 i la del càtode per 3, per igualar el nombre d’electrons bescanviats, i sumem les dues semireaccions: 2 x (Fe  Fe3+ + 3e-) Ànode: 3 x (Cu2+ + 2e-  Cu) Càtode: Reacció global: 2 Fe + 3 Cu2+  2 Fe3+ + 3 Cu [0,3 p] Calculem la força electromotriu de la pila (Eo): Eº= Eo Càtode  Eo [0,1 p] Ànode Eo = Eo(Cu2+/Cu ) – Eo (Fe3+/Fe) Eº = 0,34 – (−0,04) = 0,38 V Força electromotriu de la pila (FEM) = 0,38 V [0,3 p]  Si no indiquen les unitats de la FEM (o són errònies) es penalitzarà 0,2 p. b) Muntatge experimental de la pila, material i reactius: - Ne […]