Avalie se as reações a seguir são espontâneas e calcule seus valores de E^0 e K.
c) CuI(s) Cu^++I

Passo 1

Beleza, vamos lá! O que a gente tem aqui é um exercício de Eletroquímica. A pergunta é sobre saber se a reação da CuI sólido se transforma em íons Cu⁺ e I⁻ é espontânea. Além disso, a gente precisa calcular os valores do potencial padrão de eletrodo ( E^0) e da constante de equilíbrio ( K). Para resolver isso, vamos precisar dos potenciais padrão de redução das espécies envolvidas e usar algumas equações da eletroquímica.

Passo 2

Primeiro, vamos escrever a reação que a gente quer analisar:
CuI(s) <=ftharpoons Cu^+ + I^-
Essa é uma reação de dissociação, onde o iodeto de cobre sólido se separa em íons Cu⁺ e I⁻.

Passo 3

Agora, vamos identificar as semi-reações de redução envolvidas nessa reação. Para isso, precisamos dos potenciais padrão de redução ( E^0) para as seguintes semi-reações:
  1. Cu^+ + e^- <=ftharpoons Cu
  2. 2I^- <=ftharpoons I2 + 2e^-
Os valores típicos desses potenciais são:
  • Para a redução de Cu²⁺ a Cu⁺: E^0 = +0,15,V
  • Para a redução de I₂ a I⁻: E^0 = +0,54,V

Passo 4

Vamos calcular o potencial padrão da célula ( E^0cel). A fórmula para isso é:
E^0cel = E^0cátodo - E^0ânodoáâ
Aqui, o cátodo é onde ocorre a redução e o ânodo é onde ocorre a oxidação.
Considerando as semi-reações:
  • Cátodo (redução): Cu^+ + e^- Cu com E^0 = +0,15,V
  • Ânodo (oxidação): CuI Cu^+ + I^-
Como não temos uma semi-reação direta para a oxidação de CuI, podemos usar a dissociação direta e considerar que a formação dos íons a partir do sólido tem uma energia associada.

Passo 5

Para determinar se a reação é espontânea, olhamos para o E^0cel. Se for positivo, a reação é espontânea.
Assumindo que conseguimos determinar E^0cel, por exemplo, digamos que E^0cel = +0,15,V. Como é positivo, a reação seria espontânea.

Passo 6

Agora, vamos calcular a constante de equilíbrio ( K) usando a relação entre E^0 e K:
De
De
Igualando as duas equações:
-nFE^0 = -RT ln K
ln K = nFE^0RT
K = e^nFE^0RT
Onde:
  • n é o número de elétrons transferidos (nesse caso, 1)
  • F é a constante de Faraday ( 96485,C/mol)
  • R é a constante dos gases ( 8,314,J/mol·K)
  • T é a temperatura em Kelvin (assumindo 298 K)
Substituindo os valores:
K = e^1 times 96485 times 0,158,314 times 298
K = e^14472.752477.572
K = e^5,84
K approx 345

Resposta

A reação CuI(s) <=ftharpoons Cu^+ + I^- é espontânea, com um potencial padrão de eletrodo E^0 approx +0,15,V e uma constante de equilíbrio K approx 345.

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