Considere a seguinte célula galvânica operando a 298 K sob condições não padrão.
Pt(s) mid H2(g, 1 bar) mid H^+(pH= ??) | | Cl(aq, 1 mol / L)|Hg2 Cl2(s)| Hg(I), E=+0,33 V
Determine: o pH do compartimento do ânodo.

Passo 1

Beleza! Vamos resolver esse exercício sobre células galvânicas. A gente vai precisar entender um pouco de eletroquímica, especialmente sobre potenciais de eletrodo e como calcular o pH em condições não padrão. Vamos lá!

Passo 2

Primeiro, vamos identificar as semirreações que estão ocorrendo na célula. Temos um ânodo e um cátodo. No ânodo, ocorre a oxidação, e no cátodo, a redução.

Passo 3

Olhando a célula dada:
Pt(s) mid H2(g, 1 bar ) mid H^+(pH= ?? ) | Cl^-(aq, 1 mol/L ) mid Hg2Cl2(s) mid Hg(I), E=+0,33 V
O potencial da célula é dado como +0,33 V. Vamos identificar as reações de eletrodo padrão (E°) para cada meia-reação envolvida.

Passo 4

As semirreações padrões que envolvem H₂/H⁺ e Hg₂Cl₂/Hg são:
  1. Redução no cátodo:
    Hg2Cl2(s) + 2e^- 2Hg(I)
  2. Oxidação no ânodo:
    H2(g) 2H^+ + 2e^-

Passo 5

Vamos usar a equação da célula galvânica:
Ecélula = Ecátodo - Eânodo éáâ
Sabemos que Ecélula = +0,33, Vé. Precisamos encontrar o potencial padrão de cada eletrodo.

Passo 6

Consultando a tabela de potenciais padrão, temos:
  • Para a redução de Hg₂Cl₂:
    E°cátodo = +0,27, V á
  • Para a oxidação de H₂:
    E°ânodo = 0, V (pois H2/H^+ é o e<=trodo padrão de hidrogênio) âéãê

Passo 7

Substituindo na equação da célula:
0,33, V = 0,27, V - Eânodo â
Resolvendo para Eânodoâ:
Eânodo = 0,27, V - 0,33, V = -0,06, V â

Passo 8

Agora, usamos a equação de Nernst para a meia-reação do ânodo:
E = E° - 0,0591n log ( [H^+]^2PH2 )
Aqui, n = 2 mol de elétrons, PH2 = 1, bar, e E = -0,06, V.

Passo 9

Substituindo os valores:
-0,06 = 0 - 0,05912 log ( [H^+]^2 )
Simplificando:
-0,06 = -0,02955 times 2 log [H^+]
-0,06 = -0,0591 log [H^+]

Passo 10

Isolando log [H^+]:
log [H^+] = -0,06-0,0591 approx 1,016

Passo 11

Agora, para encontrar [H^+]:
[H^+] = 10^1,016 approx 10,37, mol/L

Passo 12

Finalmente, calculamos o pH:
pH = -log [H^+] = -log (10,37) approx -1,016

Resposta

O pH do compartimento do ânodo é aproximadamente -1,02.

Exercícios relacionados