(b) Calcule a constante de equilíbrio, a
, de cada reação seguinte, a partir dos dados de potenciais padrões:
(b)
.
[Dados:
]
[Resp.: (a)
; (b)
(b)
[Dados:
[Resp.: (a)
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A parada aqui é calcular a constante de equilíbrio (
) da reação:
Para isso, vamos usar os potenciais de redução padrão que foram fornecidos. O conteúdo principal aqui envolve Eletroquímica, especificamente a relação entre potenciais de eletrodo e a constante de equilíbrio. Vamos precisar entender como combinar esses potenciais para achar o
da reação.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar as semirreações de redução e oxidação envolvidas. Nos foi dado:
- Redução de Sn⁴⁺ para Sn²⁺:
- Redução de Sn²⁺ para Sn:
- Redução de AgCl para Ag e Cl⁻:
Para a nossa reação, vamos considerar que o estanho (
) está sendo oxidado e o cloreto de prata (
) está sendo reduzido.
Passo 3
Agora, precisamos escrever as semirreações de redução e oxidação corretamente alinhadas com a reação global.
Otimização da semirreação de Sn:
Como queremos a oxidação de
para
, vamos combinar as duas semirreações do estanho:
Primeiro, de
a
:
Segundo, de
a
:
Somando essas duas, temos a semirreação global de redução de
a
:
Semirreação de redução de AgCl:
Passo 4
Agora, vamos montar a célula eletroquímica completa. A reação global que queremos é:
Para isso, a semirreação de oxidação será a inversa da semirreação total do estanho:
E a semirreação de redução de AgCl será multiplicada por 2 para balancear os elétrons:
Passo 5
Agora, vamos calcular o potencial da célula (
) usando a diferença entre o potencial de redução e o potencial de oxidação:
Passo 6
Com o potencial da célula conhecido, podemos relacionar isso à constante de equilíbrio (
) usando a seguinte equação derivada da Termodinâmica:
Onde:
-
é o número de mols de elétrons transferidos (neste caso, 2), -
é a constante de Faraday ( ), -
é a constante dos gases ( ), -
é a temperatura em Kelvin ( para 25°C).
Rearranjando para encontrar
:
Então,
Passo 7
Vamos agora substituir os valores na equação para calcular
:
Primeiro, calculamos o exponencial:
Então,
Resposta
A constante de equilíbrio da reação é aproximadamente
.