Considere a pilha Pt(s)|H2(g, p^ominus)| HCl(aq)|AgCl(s)| Ag(s), para a qual a reação da pilha é:
2 AgCl(s)+H2(g) 2 Ag(s)+2 HCl(aq)
A 25^circ C e com a molalidade da solução aquosa de HCl(aq) de 0,010 molkg^-1, determine: O potencial padrão da pilha.

Passo 1

Primeiro, vamos resumir o que a questão está pedindo. Temos uma pilha eletroquímica representada por:
Pt(s)|H2(g, p^ominus)| HCl(aq)|AgCl(s)| Ag(s)
A reação da pilha é:
2 AgCl(s) + H2(g) 2 Ag(s) + 2 HCl(aq)
Queremos determinar o potencial padrão da pilha ( E^circ) a 25°C, sabendo que a molalidade da solução aquosa de HCl é 0,010 , molkg^-1.
Vamos precisar das tabelas de potenciais padrão de eletrodo e usar a equação de Nernst para relacionar as condições dadas com o potencial padrão.

Passo 2

Primeiro, identificamos as semi-reações de redução envolvidas na pilha.
Para o ânodo (oxidação):
H2(g) 2 H^+(aq) + 2 e^-
Para o cátodo (redução):
AgCl(s) + e^- Ag(s) + Cl^-(aq)

Passo 3

Consultamos as tabelas de potenciais padrão de eletrodo para cada semi-reação.
  • Para a redução de H^+:
H^+(aq) + e^- 12H2(g) E^circ = 0 , V
  • Para a redução de AgCl:
AgCl(s) + e^- Ag(s) + Cl^-(aq) E^circ = +0,222 , V

Passo 4

Determinar o potencial da célula ( E) usando a equação de Nernst:
E = E^circ - RTnF ln Q
Onde:
  • R é a constante dos gases ( 8,314 , J,mol^-1,K^-1),
  • T é a temperatura em Kelvin ( 25,^circC = 298,K),
  • n é o número de elétrons transferidos (2 neste caso),
  • F é a constante de Faraday ( 96485 , C,mol^-1),
  • Q é o quociente de reação.

Passo 5

Calcular o quociente de reação ( Q). A reação balanceada é:
2 AgCl(s) + H2(g) 2 Ag(s) + 2 HCl(aq)
Assim,
Q = [HCl]^2pH2
Como a pressão padrão de H2 é 1,atm e a molalidade de HCl é 0,010,molkg^-1, assumimos que [HCl] = 0,010,M.
Logo,
Q = (0,010)^21 = 0,0001

Passo 6

Substituir os valores na equação de Nernst para encontrar E:
E = E^circ - (8,314)(298)(2)(96485) ln(0,0001)
Simplificando os cálculos:
E = E^circ - 2477,572192970 times (-9,2103)
E = E^circ + 0,118 , V

Passo 7

Rearranjar para encontrar E^circ:
E^circ = E - 0,118 , V
Como a pilha está operando na condição dada, mas queremos o potencial padrão, assumimos que E é relacionado ao E^circ pela variação calculada.
Portanto, o potencial padrão da pilha é:
E^circ approx 0,118 , V

Resposta

O potencial padrão da pilha é aproximadamente 0,118 , V.

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