Se prepara la pila Sn(s)|Sn+2(xM)ǁPb+2(2M)|Pb(s) con una fem de 0,087 V a 25 °C. Se pide: (a) El valor del potencial estándar y la reacción neta qu...

(a) El valor del potencial estándar de la celda es la diferencia entre los potenciales estándar de las dos semirreacciones:

• Pb2+/Pb: E° = -0,13 V
• Sn2+/Sn: E° = -0,14 V

Entonces, el potencial estándar de la celda es:

E° = E° (Pb2+/Pb) - E° (Sn2+/Sn) = -0,13 V - (-0,14 V) = 0,01 V

La reacción neta que tiene lugar en la celda es la reducción del ión plomo a plomo metálico por el ión estaño:

Sn(s) + Pb2+(xM) ⇄ Sn2+(xM) + Pb(s)

(b) La concentración de ión estaño en la celda se puede calcular utilizando la ecuación de Nernst:

E = E° - (0,0592/n) log⁡[C]

donde:

• E es el potencial de la celda
• E° es el potencial estándar de la celda
• n es el número de electrones intercambiados en la reacción
• C es la concentración de ión estaño

En este caso, tenemos:

E = 0,087 V

E° = 0,01 V

n = 2

C = xM

Entonces, tenemos:

0,087 V = 0,01 V - (0,0592/2) log⁡[C]

log⁡[C] = (0,077 V)/(0,0296 V/mol) = 2,61

[C] = 10^2,61 = 5,01 x 10^2 M

Por lo tanto, la concentración de ión estaño en la celda es 5,01 x 10^2 M.

(c) La constante de equilibrio de la reacción se puede calcular utilizando la ecuación de Nernst:

K = exp⁡[-(E/0,0592)]

donde:

• K es la constante de equilibrio de la reacción
• E es el potencial de la celda
• 0,0592 V/mol es el factor de Faraday

En este caso, tenemos:

K = exp⁡[-(0,087 V)/(0,0592 V/mol)] = 1,11 x 10^3

Por lo tanto, la constante de equilibrio de la reacción es 1,11 x 10^3.