UFPE – Química 1 – 3ºEE – Questão 1 / 2019.1
Sobre a reação abaixo, que ocorre em meio ácido a 298 K, responde:
- Indique quais semi-reações ocorrem no catodo e no anodo e a reação global balanceada com os menores coeficientes estequiométricos inteiros
- Sabendo que o potencial padrão da célula é 0,15 V, calcule o trabalho que pode ser fornecido nas condições – padrão.
- Calcule o trabalho máximo que pode ser obtido quando a concentração de é de 0,5 mol/L, de é igual a 0,1, de é igual a 1,0 mol/L, a pressão parcial de é igual a 0,01 bar e o pH no catodo é 1.
Passo 1
Fala aí, galera!!! A gente sabe que nessa reação aí, houve uma reação de oxirredução, ou seja, alguém precisou perder elétrons (oxidar) e alguém recebeu esses elétrons (reduziu). E a gente tem que lembrar daquela nossa regrinha: vogal com vogal, consoante com consoante, ou seja, Oxidação/Anodo & Redução/Catodo. E são esses caras que constituem nossas semi-reações de oxidação e de redução. Depois, a gente vai precisar lembrar a relação entre trabalho e a transferência de elétrons.
Então, a primeira parada é identificar quem reduziu e quem oxidou.
Se você observar, o cloreto passou para Cl2, ou seja, foi de –1 para 0, então, ou seja, oxidou.
Por sua vez, o teve o manganês (Mn) passando de +7 para Mn+2, ou seja, houve uma redução, pois ganhou-se 5 elétrons.
Então bora seguir esse caminho aí!!!
Mas tem um detalhezinho aqui, precisamos lembrar que é um meio ácido. E o que isso interfere?
Bem, a gente tem a redução:
Mas tá ligado ali que tá faltando balancear o oxigênio, né? E como a gente faz isso? A gente tem que colocar água do outro lado de forma a balancear.
Tá, mas agora a gente tem que balancear o hidrogênio, né? Então como o meio é ácido, a gente coloca íons H+ do lado dos reagentes pra balancear.
Passo 2
- As semi reações e a equação global são assim ó:
Catodo:
Anodo:
Agora a gente tem que fazer um segundo passo nessa etapa de semi-reações, é multiplicar a equação no catodo pelo número de elétrons que estão na semi-reação do anodo. E a equação de anodo pelo número de elétrons da semi-reação de catodo.
Catodo:
Anodo:
A equação global é só a gente somar tudo isso!!!
Eu cortei o número de elétrons porque eles são iguais em lados opostos da reação global, e isso é um outro macete e ponto de interesse: na equação global NENHUM elétron pode aparecer!!
Reação global:
Passo 3
(b) Agora, a gente vai lembrar da relação de trabalho com a eletroquímica!!!
Onde n é o número de elétrons envolvido na reação, F é a constante de Faraday e E0 é o potencial padrão da célula, que o enunciado disse que vale 0,15 V.
A constante de Faraday é e o número de elétrons envolvidos na reação a gente viu que são 10.
Passo 4
(c) O trabalho máximo nas condições fornecidas pode ser calculado da seguinte maneira
Então, a gente vai precisar calcular o E nas condições dadas, e como a gente faz isso?
E onde dado no enunciado, portanto:
E assim, temos ao final que
Note que a gente também poderia ter usado a fórmula para calcular o trabalho máximo, pois
Resposta
Ei, a resposta está no passo a passo :)