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: Quociente de reação em função das atividades das substâncias (coeficiente médio de atividade e molalidade).

Passo 1

Beleza, vamos lá! Primeiro, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos uma pilha eletroquímica com a seguinte reação:
2 AgCl(s) + H2(g) 2 Ag(s) + 2 HCl(aq)
O conteúdo que vamos usar aqui é o Quociente de Reação (Q), que nos ajuda a entender a direção que a reação vai seguir para atingir o equilíbrio. Para calcular Q, precisamos considerar as atividades das substâncias envolvidas. As atividades levam em conta tanto a concentração das espécies químicas quanto suas interações no meio.

Passo 2

Primeiro, vamos relembrar a fórmula do Quociente de Reação (Q):
Q = aProdutosaRea>=ntes
Onde Q = aAg^2 cdot aHCl^2aAgCl^2 cdot aH2 representa a atividade de cada substância. Para a nossa reação:
aAg = 1 e aAgCl = 1
Agora, vamos analisar cada atividade:
  • Sólidos puros (Ag e AgCl): A atividade de sólidos puros é sempre 1, porque sua concentração não muda no equilíbrio.
    aH2 = pH2p^circ
  • Gases (H₂): A atividade de um gás é relacionada à sua pressão. Usamos a pressão parcial aHCl = gammaHCl cdot mHCl do gás dividido pela pressão padrão :
  • Soluções aquosas (HCl): A atividade de HCl na solução é o produto do coeficiente médio de atividade e a molalidade :

Passo 3

Agora, substituímos essas atividades na expressão do Q:
Q = 1^2 cdot (gammaHCl cdot mHCl)^21^2 cdot pH2p^circ
Simplificando a expressão:
Q = (gammaHCl cdot mHCl)^2pH2p^circ
Isso pode ser reescrito como:
Q = (gammaHCl)^2 cdot (mHCl)^2 cdot p^circpH2

Resposta

O Quociente de Reação Q = (gammaHCl)^2 cdot (mHCl)^2 cdot p^circpH2 em função das atividades das substâncias é dado por:
Onde:
  • é o coeficiente médio de atividade do HCl.
  • é a molalidade da solução de HCl ( ).
  • é a pressão padrão.
  • é a pressão parcial do .

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