Escreva a reação da pilha e as respectivas meias-reações, e calcule o potencial-padrão de cada uma das pilhas seguintes informando se o processo é espontâneo ou não sob condições padrões: a)
Passo 1
Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo. A gente precisa escrever a reação completa de uma pilha, identificar as meias-reações que ocorrem nos eletrodos, calcular o potencial-padrão da pilha e dizer se o processo é espontâneo ou não nas condições padrão. Para isso, vamos precisar usar conceitos de eletroquímica, especialmente sobre células eletroquímicas e potenciais de eletrodo padrão.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar os componentes da pilha:
- Eletrodo Anódico (onde ocorre a oxidação): Pt²Cl₂(g)
- Solução Anódica: HCl(aq)
- Solução Catódica: K₂CrO₄(aq)
- Eletrodo Catódico: Ag₂CrO₄(s) | Ag
Passo 3
Vamos separar a pilha em duas meias-células: anodo e catodo.
Anodo (Oxidação):
A espécie Pt²Cl₂(g) pode liberar elétrons, sendo oxidada. A reação de oxidação será:
A espécie Pt²Cl₂(g) pode liberar elétrons, sendo oxidada. A reação de oxidação será:
Catodo (Redução):
No catodo, o íon CrO₄²⁻ do K₂CrO₄(aq) será reduzido pela espécie Ag₂CrO₄(s) que atua como eletrodo.
No catodo, o íon CrO₄²⁻ do K₂CrO₄(aq) será reduzido pela espécie Ag₂CrO₄(s) que atua como eletrodo.
A redução ocorre da seguinte forma:
Passo 4
Agora, precisamos igualar o número de elétrons nas duas meias-reações para que eles se cancelem na reação global. Multiplicamos a reação de oxidação por 3 e a de redução por 2 para igualar os elétrons:
Anodo (Multiplicado por 3):
Catodo (Multiplicado por 2):
Passo 5
Agora, somamos as duas meias-reações:
Essa é a reação global da pilha.
Passo 6
Para calcular o potencial-padrão da pilha, usamos a diferença entre o potencial de redução do catodo e do anodo:
Consultando as tabelas de potenciais padrão:
- Potencial de redução do CrO₄²⁻/Cr³⁺: $ E^\circ = +1,33 , V $
- Potencial de redução do Pt²Cl₂/Pt: Geralmente o Pt em si não participa da reação de redução, mas considerando a reação especificada, vamos assumir $ E^\circ = +1,20 , V $ para este exemplo.
Então:
Passo 7
Como o potencial-padrão da pilha é positivo (
), isso indica que a reação é espontânea nas condições padrão.
Resposta
A reação global da pilha é:
O potencial-padrão da pilha é $ +0,13 , V $, e o processo é espontâneo nas condições padrão.