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:
Passo 1
Beleza, vamos lá! A questão pede para a gente escrever a reação global da pilha, as meias-reações envolvidas, calcular o potencial-padrão de cada célula e ver se a reação ocorre de forma espontânea. Vamos trabalhar com a célula representada por:
Isso está relacionado à eletroquímica, especificamente às células eletroquímicas, onde temos reações de oxidação e redução ocorrendo nos eletrodos.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar as meias-reações de redução para cada par redox:
Ferro (Fe):
Fe^3+ + e^- Fe^2+
Estanho (Sn):
Sn^4+ + 2e^- Sn^2+
Aqui, cada meio mostra a redução de um íon metálico.
Passo 3
Agora, precisamos determinar qual das duas meias-reações será a anodo (oxidação) e qual será a cátodo (redução). Para isso, comparamos os potenciais-padrão de redução (E^circ) de cada meia-reação.
Vamos supor que os potenciais-padrão são:
Para Fe³⁺/Fe²⁺: E^circ = +0,77 , V
Para Sn⁴⁺/Sn²⁺: E^circ = +0,15 , V
Passo 4
Comparando os potenciais, o Fe³⁺ tem um potencial maior que o Sn⁴⁺. Isso significa que o Fe³⁺ é mais facilmente reduzido, então ele será o cátodo. O Sn²⁺ será oxidado no ânodo.
Então, a meia-reação no ânodo (oxidação) será:
Sn^2+ Sn^4+ + 2e^-
E no cátodo (redução):
Fe^3+ + e^- Fe^2+
Passo 5
Vamos agora escrever a reação global da pilha. Como a meia-reação do ânodo libera 2 elétrons e a do cátodo consome 1 elétron, precisamos balancear os elétrons:
Multiplicamos a meia-reação do cátodo por 2:
2,Fe^3+ + 2e^- 2,Fe^2+
Agora, somamos com a meia-reação do ânodo:
Sn^2+ Sn^4+ + 2e^-
Ao somar, os elétrons se cancelam:
Sn^2+ + 2,Fe^3+ Sn^4+ + 2,Fe^2+
Passo 6
Para calcular o potencial-padrão da célula (E^circcélulaé), usamos a fórmula:
E^circcélula = E^circcátodo - E^circânodoéáâ
Substituindo os valores:
E^circcélula = 0,77,V - 0,15,V = 0,62,Vé
Passo 7
Finalmente, para verificar se a reação é espontânea, observamos o potencial-padrão da célula. Se E^circcélulaé for positivo, a reação ocorre espontaneamente.
Como obtivemos 0,62,V, que é positivo, a reação ocorre de forma espontânea.
Resposta
A reação global da pilha é:
Sn^2+ + 2,Fe^3+ Sn^4+ + 2,Fe^2+
O potencial-padrão da célula é 0,62,V, e a reação ocorre de forma espontânea.