Problema REDOX

Problema REDOX
29 de setembre de 2024 No hi ha comentaris Electroquímica, Química Oscar Alex Fernandez Mora

En un recipient que conté una disolució blavosa $1$ M de Cu(NO$_3$)$_2$, s’introdueix una làmina d’alumini. S’observa que mentre la disolució es va decolorant, a la làmina apareix un dipòsit groguenc. a) Escriure les semireaccions d’oxidació i reducció que es produeixen al recipient, indicant quin és l’ànode i el càtode. b) Proposar un esquema duna pila la reacció redox de la qual sigui igual a la del procés anterior i calcular el potencial normal de la pila.

a) Semirreaccions d’oxidació i reducció

En el sistema presentat, l’alumini (Al) es redueix i els ions coure (Cu²⁺) de la solució de nitrato de coure (Cu(NO₃)₂) es redueixen. A continuació es presenten les semirreaccions:

1. Semirreacció d’oxidació (ànode):

L’alumini s’oxida perdent electrons:

$$\text{Al}(s) \rightarrow \text{Al}^{3+}(aq) + 3e^-$$

2. Semirreacció de reducció (càtode):

Els ions coure es redueixen guanyant electrons i es deposen a la làmina d’alumini:

$$\text{Cu}^{2+}(aq) + 2e^- \rightarrow \text{Cu}(s)$$

Identificació d’ànode i càtode:

  • Ànode: Al ser el lloc on ocorre l’oxidació, l’ànode és la làmina d’alumini.
  • Càtode: Al ser el lloc on ocorre la reducció, el càtode són els ions coure de la solució.

b) Esquema de la pila i càlcul del potencial normal

1. Reacció global:

Per escriure la reacció global de la pila, necessitem equilibrar les semirreaccions. La semirreacció d’oxidació de l’alumini produeix 3 electrons, mentre que la semirreacció de reducció del coure consumeix 2 electrons. Per equilibrar el nombre d’electrons, multipliquem la semirreacció de coure per 3 i la d’alumini per 2:

$$\begin{align} 2 \cdot \text{Al}(s) & \rightarrow 2 \cdot \text{Al}^{3+}(aq) + 6e^- \quad (1)\ 3 \cdot \text{Cu}^{2+}(aq) + 6e^- & \rightarrow 3 \cdot \text{Cu}(s) \quad (2) \end{align}$$

La reacció global de la pila és:

$$2 \cdot \text{Al}(s) + 3 \cdot \text{Cu}^{2+}(aq) \rightarrow 2 \cdot \text{Al}^{3+}(aq) + 3 \cdot \text{Cu}(s)$$

2. Potencial normal de la pila:

Per calcular el potencial normal de la pila, utilitzarem les dades del potencial de cada semirreacció.

  • Potencial de reducció de $\text{Cu}^{2+}/\text{Cu}$: $$E^\circ_{\text{Cu}^{2+}/\text{Cu}} = +0.34 \, \text{V}$$
  • Potencial de reducció d’ $\text{Al}^{3+}/\text{Al}$:

L’alumini té un potencial de reducció de:

$$E^\circ_{\text{Al}^{3+}/\text{Al}} = -1.66 \, \text{V}$$

Com que l’alumini s’oxida en la reacció, el seu potencial es canvia de signe. Per tant, el potencial d’oxidació és:

$$E^\circ_{\text{Al}/\text{Al}^{3+}} = +1.66 \, \text{V}$$

3. Càlcul del potencial normal de la pila $E^\circ_{\text{pila}}$:

La fórmula per calcular el potencial normal de la pila és:

$$E^\circ_{\text{pila}} = E^\circ_{\text{càtode}} – E^\circ_{\text{ànode}}$$

Substituint els valors:

$$E^\circ_{\text{pila}} = E^\circ_{\text{Cu}^{2+}/\text{Cu}} – E^\circ_{\text{Al}/\text{Al}^{3+}} = 0.34 \, \text{V} – (-1.66 \, \text{V}) = 0.34 \, \text{V} + 1.66 \, \text{V} = 2.00 \, \text{V}$$

Sobre l'autor
Oscar Alex Fernandez Mora Etern estudiant de la Rússia tsarista. Gran aficionat als destil·lats i als fermentats. Malaltís de llibres de la MIR i entusiasta del #LaTeX. Soci de l’ACBC. Important actiu del projecte Campana de Gauss

Leave a reply

L'adreça electrònica no es publicarà. Els camps necessaris estan marcats amb *