PAU Química 2015 · Juny · Sèrie 2 · Exercici 2

2. Volem fabricar piles de diferent força electromotriu al laboratori i disposem d’elèctro­ des dels metalls següents: coure, níquel i ferro. Preparem solucions de concentració 1,0 mol L–1 dels ions Cu2+, Ni2+ i Fe2+ a partir de sals solubles en aigua i, a més, disposem d’una solució aquosa concentrada de KCl. a) De totes les piles que podem muntar, justifiqueu quina tindrà la força electromotriu màxima. Calculeu-ne la força electromotriu. [1 punt] b) Expliqueu com muntaríeu al laboratori una pila en què els elèctrodes fossin el níquel i el ferro, i esmenteu el material i els reactius necessaris. Dibuixeu un esquema de la pila i indiqueu la polaritat dels elèctrodes. [1 punt] Dades:  Suposeu que treballem en condicions estàndard i a 298 K. Potencial estàndard de reducció, a 298 K: E°(Cu2+/Cu) = +0,34 V; E°(Ni2+/Ni) = –0,25 V; E°(Fe2+/Fe) = –0,44 V.

La força electromotriu (Eo) es calcula com: Eo = Eo CATODE - Eo ANODE. Perquè la pila construïda tingui la màxima força electromotriu cal que Eo CÀTODE sigui el més gran possible i el Eo ÀNODE el més petit possible. Dels 3 parells redox de què disposem : el que té el potencial més alt és el Cu2+/Cu (+0,34 V) - el que té el potencial més baix és el Fe2+/Fe (0,44 V). - La pila amb la màxima força electromotriu serà la formada pels parells redox: Cu2+/Cu i Fe2+/Fe. [0,6 p] Calculem la força electromotriu d’aquesta pila: Eo = Eo CÀTODE - Eo ANODE = Eo(Cu2+/Cu) – Eo(Fe2+/Fe) Eo = (+0,34)  (0,44) = +0,78 V La força electromotriu és de 0,78 V [0,4 p]  Si l’alumne calcula correctament la força electromotriu de totes les possibles piles (Cu/Ni 0,59 V, Cu/Fe 0,78 V i Ni/Fe 0,19 V), i conclou amb aquests valors calculats que la pila formada per Cu i Fe té la màxima força electromotriu, la subpregunta 2a té la màxima puntuació (1 p). Muntatge experimental de la pila, material i reactius: - Aga […]