3 QUIMICA Schaum

338 CAPÍTULO 19 ELECTROQUÍMICA
19.17. a) ¿Cuál es el potencial de la celda que contiene los pares (Zn 2+ |Zn) y (Cu 2+ |Cu), si las concentraciones de
Zn 2+ y Cu 2+ son 0.1 M y 10 −9 M, respectivamente, a 25°C? b) ¿Cuál es el valor de ΔG para la reducción
de 1 mol de Cu 2+ por Zn a las concentraciones iónicas indicadas, y cuál es el valor de ΔG° para la reacción,
ambas a 25°C?
a) La reacción de la celda es Zn + Cu 2+ → Zn 2+ + Cu, con un valor de n = 2.
E = E o −
0.0592 log Q
n
E o , el potencial estándar de celda, es igual a la diferencia entre los potenciales estándar de electrodo:
0.34 − (−0.76) = 1.10 V
Q, la función de la concentración, no contiene términos para metales sólidos, porque los metales se encuentran en sus
estados estándar.
b) De acuerdo con la ecuación (19-3),
E = 1.10 − 0.0592 log [Zn2+ ]
10−1
2 [Cu 2+ = 1.10 − 0.0296 log
] 10 −9
E = 1.10 − (0.0296)(8) = 0.86 V
G =−nFE =−(2 mol e − )(9.65 × 10 4 C/mol e − )(0.86 V) =−166 × 10 3 C·V=−166 kJ
G° =−nFE =−(2 × 9.65 × 10 4 × 1.10) J =−212 kJ
19.18. ¿Cuánto disminuye el poder oxidante del par (MnO 4
− |Mn 2+ ) si la concentración de H + disminuye de 1 M a
10 −4 M a 25°C?
La reacción de semicelda para esta reducción es:
MnO − 4 + 8H+ + 5e − → Mn 2+ + 4H 2 O
con un valor de n = 5, porque el Mn pasa de Mn 7+ en el MnO 4
− , a Mn 2+ . Se supone que sólo la concentración de H + es
distinta de 1 mol/L.
Entonces,
E = E o − 0.0592 log Q
n
E − E o =− 0.0592 [Mn + ]
log
5 [MnO − 4 ][H+ ] 8 =−0.0118 log 1
(1)(10 −4 ) 8
E − E
o
=−(0.0118)(32) =−0.38 V
El par ha bajado 0.38 V en la tabla, respecto a su valor estándar. Es un lugar de menos poder oxidante.
19.19. En la electrólisis continua de cada una de las disoluciones siguientes, a pH 7.0 y 25°C, indique cuál es el producto
principal en cada electrodo si no hay efectos de polarización (irreversible) de electrodo: a) NiSO 4 1 M
con electrodos de paladio; b) NiBr 2 1 M con electrodos inertes; c) Na 2 SO 4 1 M con electrodos de Cu.
a) Reacción en el cátodo. Se considerará que los dos procesos de reducción siguientes son posibles:
E o
(1) Ni 2+ + 2e − → Ni −0.25 V
(2) 2H + + 2e − → H 2 0.00 V
De acuerdo con la regla de que el proceso más probable en el cátodo es el que tiene el máximo valor algebraico del potencial
de electrodo, el par del hidrógeno se favorece como celda estándar. Sin embargo, tomando en cuenta el efecto del pH