Ejercicios de selectividad: Pilas

Utilizando los valores de los potenciales de reducción estándar: E0(Cu2+ /Cu) = 0'34 V; 
E0(Fe2+/Fe)=−0'44V y E0(Cd2+/Cd)=−0'40V, justifique cuál o cuáles de las siguientes reacciones se producirá de forma espontánea:

a) Fe2++ Cu→Fe + Cu2+
b) Cu2++Cd→Cu + Cd2+
c) Fe2++ Cd→Fe + Cd2+

Solución:

Para que una reacción sea espontánea, la fem ha de ser positiva, es decir fme>0. 
Para calcularla, hemos de escribir las semirreacciones, saber que especie actuará como ánodo y cual como cátodo, para después aplicar la fórmula Epila =  Ecátodo - Eánodo 

Trucos para recordar: 
electrodos: vocal - vocal (ánodo - oxidación); consonante - consonante (cátodo - reducción)
¿cuál es el ánodo? el ánodo se llama así porque es hacia donde van los aniones (iones negativos), se sitúa (por convenio) en el lado izquierdo de la pila y es por donde salen los e-.
¿quién es el oxidante y quien el reductor? en la reacción redox hay un elemento que cede e- y otro que los capta, pues bien, el que cede es el reductor y el que los capta el oxidante frase para recordar: "el oxidante es un mangante (los capta) y el reductor un benefactor (los cede)".
Una vez que sabemos quien es el oxidante y quien el reductor hemos de saber que: "el oxidante se reduce y el reductor se oxida."

En las reacciones del ejercicio podemos ver:
a) Fe2++ Cu→Fe + Cu2+
el Fe pasa de 2+ a 0, por lo tanto se reduce, gana dos e-, mientras que el Cu pasa de 0 a 2+, es decir, cede 2 e-. Por tanto, el Cu es el ánodo y el Fe el cátodo. Ahora ya sabemos como calcular fme.

Epila = Ecátodo - Eánodo 
Epila = (-0,44V) - (0,34V) = -0,78 al ser menor que 0 indica que NO se produce la reacción.

b) Cu2+ +Cd →Cu + Cd2+
el Cu pasa de 2+ a 0, por lo tanto se reduce, gana dos e-, mientras que el Cd pasa de 0 a 2+, es decir, cede 2 e-. Por tanto, el Cd es el ánodo y el Cu el cátodo. Ahora ya sabemos como calcular fme.

Epila = Ecátodo - Eánodo 
Epila = (0,34V) - (-0,40V) = 0,74 al ser mayor que 0 indica que SI se produce la reacción.

c) Fe2++ Cd→Fe + Cd2+
el Fe pasa de 2+ a 0, por lo tanto se reduce, gana dos e-, mientras que el Cd pasa de 0 a 2+, es decir, cede 2 e-. Por tanto, el Cd es el ánodo y el Fe el cátodo. Ahora ya sabemos como calcular fme.

Epila = Ecátodo - Eánodo 
Epila = (-0,44V) - (-0,40V) = -0,04 al ser menor que 0 indica que NO se produce la reacción.