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 .