Ejercicio - Pilas voltaicas

Solución: Según la notación de la pila: \[ \text{Cd}(s) \, | \, \text{Cd}^{2+}(aq, \, 1\, \text{M}) \, || \, \text{Cu}^{2+}(aq, \, 1\, \text{M}) \, | \, \text{Cu}(s) \] El electrodo situado a la izquierda (el de cadmio) es el ánodo, por tanto, en él ocurre la oxidación: \[ \text{Cd}(s) \rightarrow \text{Cd}^{2+}(aq) + 2e^- \quad \text{(oxidación)} \] El electrodo situado a la derecha (el de cobre) es el cátodo, por tanto, en él ocurre la reducción: \[ \text{Cu}^{2+}(aq) + 2e^- \rightarrow \text{Cu}(s) \quad \text{(reducción)} \] \[ \boxed{ \text{Oxidación (ánodo): } \text{Cd}(s) \rightarrow \text{Cd}^{2+}(aq) + 2e^- } \] \[ \boxed{ \text{Reducción (cátodo): } \text{Cu}^{2+}(aq) + 2e^- \rightarrow \text{Cu}(s) } \]

Solución: La ecuación global se obtiene sumando las semirreacciones de oxidación y reducción: \[ \text{Cd}(s) \rightarrow \text{Cd}^{2+}(aq) + 2e^- \quad \text{(oxidación)} \] \[ \text{Cu}^{2+}(aq) + 2e^- \rightarrow \text{Cu}(s) \quad \text{(reducción)} \] Sumando ambas: \[ \text{Cd}(s) + \text{Cu}^{2+}(aq) \rightarrow \text{Cd}^{2+}(aq) + \text{Cu}(s) \] Identificación de especies redox: - La especie que se oxida es el cadmio: \( \textbf{reductora} \) - La especie que se reduce es el ion cobre(II): \( \textbf{oxidante} \) \[ \boxed{ \text{Ecuación global: } \text{Cd}(s) + \text{Cu}^{2+}(aq) \rightarrow \text{Cd}^{2+}(aq) + \text{Cu}(s) } \] \[ \boxed{ \text{Agente oxidante: } \text{Cu}^{2+} \qquad \text{Agente reductor: } \text{Cd}(s) } \]

Solución: Queremos determinar la dirección del flujo de electrones en el circuito externo y cómo se comportan las especies cargadas en los electrodos. Según la notación de la pila: \[ \text{Cd}(s) \, | \, \text{Cd}^{2+}(aq) \, || \, \text{Cu}^{2+}(aq) \, | \, \text{Cu}(s) \] El ánodo es el electrodo de cadmio (izquierda), donde ocurre la oxidación: \[ \text{Cd}(s) \rightarrow \text{Cd}^{2+}(aq) + 2e^- \] El cátodo es el electrodo de cobre (derecha), donde ocurre la reducción: \[ \text{Cu}^{2+}(aq) + 2e^- \rightarrow \text{Cu}(s) \] \[ \textbf{Flujo de electrones:} \] Los electrones se liberan en el ánodo y se dirigen, a través del circuito externo, hacia el cátodo. Por tanto, el flujo de electrones es: \[ \boxed{\text{Del electrodo de Cd hacia el electrodo de Cu}} \] \[ \textbf{Comportamiento de los iones:} \] - En el ánodo (Cd): se acumulan \( \text{Cd}^{2+} \) en la disolución por la oxidación del metal. - En el cátodo (Cu): los \( \text{Cu}^{2+} \) de la disolución se reducen y se depositan como cobre metálico. \[ \boxed{ \begin{aligned} &\text{En el ánodo: aumenta la concentración de } \text{Cd}^{2+} \\ &\text{En el cátodo: disminuye la concentración de } \text{Cu}^{2+} \text{ y se deposita Cu}(s) \end{aligned} } \]