Escreva a reação global da pilha e as respectivas meias-reações. Para cada célula, calcule o potencial-padrão e verifique se a reação ocorre de forma espontânea: Cd(s)|CdCl2(aq)||HNO3(aq)| H2(g) mid Pt(s)

Passo 1

Beleza, vamos resolver essa questão sobre células eletroquímicas! O enunciado pede para a gente escrever a reação global da pilha, as meias-reações envolvidas, calcular o potencial-padrão de cada célula e verificar se a reação ocorre de forma espontânea. Para isso, vamos precisar entender um pouco sobre potenciais eletroquímicos padrão e como identificar as meias-reações de redução e oxidação.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar as duas meias-reações que ocorrem na nossa célula. Temos o cadmínio (Cd) e o ácido nítrico (HNO₃) envolvidos. Precisamos descobrir qual será o ânodo (onde ocorre a oxidação) e o cátodo (onde ocorre a redução).

Passo 3

A partir das tabelas de potenciais padrão de redução, encontramos os valores para as possíveis reações:
  1. Para o cadmínio:
Cd^2+(aq) + 2e^- Cd(s) E^circ = -0,40,V
  1. Para o ácido nítrico (considerando a redução a NO3^- (aq) + 4H^+ (aq) + 3e^- NO (g) + 2H2O (l) E^circ = 0,96,V para ):

Passo 4

Agora, vamos determinar qual das duas reações será a redução e qual será a oxidação. A reação com maior potencial de redução ocorre no cátodo, enquanto a menor ocorre no ânodo.
Aqui, tem e tem . Portanto:
  • Cátodo (redução):
  • Ânodo (oxidação):

Passo 5

Vamos equilibrar as meias-reações para que o número de elétrons trocados seja o mesmo em ambas. O ânodo libera 2 elétrons e o cátodo consome 3. O MMCM (Mínimo Múltiplo Comum) entre 2 e 3 é 6, então multiplicamos:
  • Ânodo:
3,Cd(s) 3,Cd^2+(aq) + 6,e^-
  • Cátodo:
2,NO3^- (aq) + 8,H^+ (aq) + 6,e^- 2,NO (g) + 4,H2O (l)

Passo 6

Agora, somamos as duas meias-reações para obter a reação global:
3,Cd(s) + 2,NO3^- (aq) + 8,H^+ (aq) 3,Cd^2+(aq) + 2,NO (g) + 4,H2O (l)

Passo 7

Vamos calcular o potencial-padrão da célula ( E^circcelula = E^circcátodo - E^circânodo ) usando a fórmula:
E^circcelula = 0,96,V - (-0,40,V) = 1,36,V áâ
Substituindo os valores:

Passo 8

Por fim, verificamos se a reação é espontânea. Se , a reação ocorre espontaneamente. Como , a reação é espontânea.

Resposta

A reação global da pilha é:
3,Cd(s) + 2,NO3^- (aq) + 8,H^+ (aq) 3,Cd^2+(aq) + 2,NO (g) + 4,H2O (l)
O potencial-padrão da célula é , e a reação ocorre de forma espontânea.

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