PAU Química 2023 · Juny · Sèrie 5 · Exercici 2

2. Per a muntar una pila, en condicions estàndard i a 25 °C, disposem d’una placa metàŀlica de coure i una altra d’alumini, una ampolla que conté una solució 1,0 m de sulfat de cou- re(II) i una altra ampolla que conté una solució 1,0 m de clorur d’alumini. a) Justifiqueu quin elèctrode actuarà de càtode i quin d’ànode en aquesta pila. Escriviu les semireaccions que tindran lloc a cada elèctrode, la reacció iònica global i la notació de la pila. Calculeu-ne la força electromotriu estàndard (FEM). [1,25 punts] b) Expliqueu com muntaríeu aquesta pila al laboratori, i indiqueu el material i les altres substàncies químiques que necessitaríeu. Feu un dibuix del muntatge experimental. [1,25 punts] Dades: Potencials estàndard de reducció a 25 °C: E°(Cu2+/Cu) = 0,34 V; E°(Al3+/Al) = –1,68 V.

Pregunta 2a Formulació. Sulfat de coure(II): CuSO4 i Clorur d’alumini: AlCl3 [– 0,5 p si no formulen bé] Justificar quin elèctrode farà de càtode i quin d’ànode La reacció que tindrà lloc espontàniament serà la que doni una FEM positiva (Eo> 0). [0,2 p] Opcional: si Eo> 0 la variació d’energia lliure (Go) serà negativa. Per tenir una FEM positiva cal que la diferència de potencials de reducció entre el càtode (reducció) i l’ànode (oxidació) sigui positiva. Eo = EoCÀTODE - EoÀNODE > 0 Dades: Eo(Cu2+/ Cu) > Eo(Al3+ / Al) El coure ha de ser el càtode  degut a que té el potencial estàndard més alt L’alumini ha de ser l’ànode  degut a que té el potencial més baix [0,2 p] Escriure les semireaccions i la reacció iònica global Cu2+(aq) + 2 e-  Cu(s) Semireaccions: Càtode: Al(s)  Al3+(aq) + 3 e- Ànode: [0,2 p] Multiplicant la reacció del càtode per 3 i la de l’ànode per 2 (per igualar els electrons): 3 x (Cu2+(aq) + 2 e-  Cu(s)) 2 x (Al(s)  Al3+(aq) + 3 e-) Sumem i obtenim la reacció iòn […]