Com base nos potenciais informados nas equações 3 e 4 abaixo, calcule o potencial do sistema, durante a titulação de 100,00 mL de V^2+ 0,05 mol L^-1 com Fe ^3+ 0,10 mol L^-1 em meio ácido ([H^+]=1 mol L^-1 ), após a adição dos volumes de titulante a seguir:
ll V^3++e^- <=ftharpoons V^2+ & -0,255 Fe^3++e^- <=ftharpoons Fe^2+ & +0,771
(Valor: 1,5 ) 50,00 mL

Passo 1

Beleza! Vamos resolver esse exercício juntos. A questão trata de uma titulação redox entre íons de vanádio ( V^2+) e íons de ferro ( Fe^3+) em meio ácido. Para isso, vamos precisar usar a equação de Nernst para calcular o potencial do sistema após a adição de uma certa quantidade de titulante. Vamos seguir passo a passo!

Passo 2

Primeiro, vamos identificar as semirreações envolvidas e seus potenciais padrão:
V^3+ + e^- <=ftharpoons V^2+ E^circ = -0,255 , V
Fe^3+ + e^- <=ftharpoons Fe^2+ E^circ = +0,771 , V
Esses potenciais nos dizem qual dos íons vai ganhar elétrons (reduzir) e qual vai perder elétrons (oxidar) durante a reação.

Passo 3

Vamos calcular as moles de V^2+ e Fe^3+ inicialmente presentes:
  • Volume de V^2+: 100,00 mL = 0,100 L
  • Concentração de V^2+: 0,05 mol/L
Moles de V^2+:
nV^2+ = 0,100 , L times 0,05 , mol/L = 0,005 , mol
  • Volume de Fe^3+ adicionado: 50,00 mL = 0,050 L
  • Concentração de Fe^3+: 0,10 mol/L
Moles de Fe^3+ adicionados:
nFe^3+ = 0,050 , L times 0,10 , mol/L = 0,005 , mol

Passo 4

Agora, vamos identificar qual reação ocorre. Como o potencial de Fe^3+/Fe^2+ é maior que o de V^3+/V^2+, o Fe^3+ vai reduzir-se a Fe^2+, enquanto o V^2+ vai oxidar-se a V^3+.
A reação global é:
V^2+ + Fe^3+ <=ftharpoons V^3+ + Fe^2+

Passo 5

Vamos usar a equação de Nernst para calcular o potencial do sistema:
E = E^circ - 0,0591n log Q
Onde:
  • E^circ = E^circcátodo - E^circânodo = 0,771 , V - (-0,255 , V) = 1,026 , Váâ
  • n = 1 (transferência de 1 elétron)
  • Q = [V^3+][Fe^2+][V^2+][Fe^3+]

Passo 6

Após a reação, as moles de V^2+ e Fe^3+ diminuem em 0,005 mol, e as moles de V^3+ e Fe^2+ aumentam em 0,005 mol.
Concentrações finais:
  • Volume total da solução: 100,00 mL + 50,00 mL = 150,00 mL = 0,150 L
  • [V^2+] = 0,005 - 0,0050,150 = 0 , mol/L
  • [V^3+] = 0 + 0,0050,150 approx 0,0333 , mol/L
  • [Fe^3+] = 0,005 - 0,0050,150 = 0 , mol/L
  • [Fe^2+] = 0 + 0,0050,150 approx 0,0333 , mol/L

Passo 7

Substituindo na equação de Nernst:
Q = 0,0333 times 0,03330 times 0 Indeterminado
No entanto, como todo V^2+ e Fe^3+ reagiram completamente, o potencial será igual ao potencial padrão do sistema, que já calculamos.

Resposta

O potencial do sistema após a adição de 50,00 mL de titulante é de aproximadamente 1,026 V.

Exercícios relacionados