Calcule a tensão produzida a pela célula.

Passo 1

Primeiro, vamos entender o que o exercício está pedindo. Temos uma célula eletroquímica composta por ferro ( ) e íons de ferro ( ) de um lado, e íons de hidrogênio ( ) e gás hidrogênio ( ) do outro. O objetivo é calcular a tensão (ou potencial elétrico) que essa célula produz a . Para isso, vamos precisar usar a teoria das células eletroquímicas, identificar as reações de oxidação e redução, e aplicar a equação de Nernst para considerar as concentrações e pressões dadas.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar as duas semi-reações que ocorrem na célula: uma de oxidação e outra de redução.
A reação de oxidação ocorre no ânodo:
A reação de redução ocorre no cátodo:

Passo 3

Em seguida, precisamos encontrar os potenciais padrão de cada semi-reação. Consultando a tabela de potenciais padrão ( ):
  • Para a semi-reação do ferro:
  • Para a semi-reação do hidrogênio:

Passo 4

Agora, calculamos o potencial padrão da célula ( é) utilizando a fórmula:
éáâ
Substituindo os valores:
é

Passo 5

Como as concentrações dos íons e a pressão do gás hidrogênio são diferentes das condições padrão, vamos usar a equação de Nernst para calcular o potencial da célula ( é):
éé
Onde:
  • mol de elétrons transferidos
  • é o quociente de reação:
Substituindo os valores fornecidos:
Aplicando na equação de Nernst:
é
Calculando o logaritmo:
Então:
é

Resposta

A tensão produzida pela célula a é aproximadamente .

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