Uma célula voltaica utiliza a seguinte reação:
2 Fe^3+(a q)+H2(g) longrightarrow 2 Fe^2+(a q)+2 H^+(a q)
(a) Qual é a fem dessa célula sob condições padrão?

Passo 1

Beleza, vamos começar resumindo o que a questão está pedindo. A gente tem uma célula voltaica com a reação:
2 Fe^3+(aq) + H2(g) longrightarrow 2 Fe^2+(aq) + 2 H^+(aq)
A pergunta é: qual é a força eletromotriz (fem) dessa célula sob condições padrão?
Para resolver isso, a gente vai precisar entender sobre potenciais padrão de redução e como eles se relacionam para calcular a fem da célula.

Passo 2

Primeiro, vamos dividir a reação em duas semicongressoes: a de redução e a de oxidação.
A redução é quando uma espécie ganha elétron, e a oxidação é quando perde. Na nossa reação:
  • Redução: Fe^3+ + e^- Fe^2+
  • Oxidação: H2 2 H^+ + 2 e^-
    Cada uma dessas semicongressoes tem um potencial padrão de redução ( E^circ) que a gente pode encontrar em tabelas de potenciais eletroquímicos.

Passo 3

Agora, vamos identificar os potenciais padrão de redução para cada semicongressão:
  • Para a redução do ferro: Fe^3+ + e^- Fe^2+ E^circ = +0,77,V
    - Para a redução do hidrogênio (que na verdade está sendo oxidado na nossa reação):
    2 H^+ + 2 e^- H2 E^circ = 0,00,V
Lembrando que, como a segunda reação está sendo oxidada, precisamos inverter o sinal do potencial de redução para obter o potencial de oxidação.

Passo 4

Com os potenciais em mãos, podemos usar a fórmula da fem da célula:
fem = E^circcátodo - E^circânodo áâ
Aqui, o cátodo é onde ocorre a redução (Fe³⁺ para Fe²⁺) e o ânodo é onde ocorre a oxidação (H₂ para H⁺).

Passo 5

Substituindo os valores na fórmula:
fem = 0,77,V - 0,00,V = 0,77,V
Portanto, a força eletromotriz padrão da célula é de 0,77 volts.

Resposta

A força eletromotriz (fem) da célula sob condições padrão é de 0,77,V.

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