No passado, células eletroquímicas de mercúrio, possuindo a reação vista a seguir, foram utilizadas como fonte de energia em marcapassos cardíacos
Qual a diferença de potencial da célula? Se a potência necessária para operar o marcapasso é de
, quantos quilogramas de
serão consumidos em 365 dias? Quantas libras de HgO isso representa? (1 libra )
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente vai trabalhar com eletroquímica aqui. O enunciado fala sobre uma célula eletroquímica que usava mercúrio para alimentar marcapassos cardíacos. Vamos precisar calcular a diferença de potencial da célula, a quantidade de HgO consumida em um ano e converter isso para libras. Para isso, vamos usar fórmulas de eletricidade e estequiometria.
Passo 2
Primeiro, qual é a diferença de potencial da célula? Olha só, o enunciado já nos dá essa informação:
. Então, a diferença de potencial é 1,35 volts.
Passo 3
Agora, vamos calcular quantos quilogramas de HgO serão consumidos em 365 dias. Para isso, precisamos entender a relação entre potência, energia e quantidade de matéria.
A potência (
) é a taxa na qual a energia é usada e é dada por:
Onde:
-
é a potência (em watts, W) -
é a energia (em joules, J) -
é o tempo (em segundos, s)
Rearranjando para encontrar a energia:
Primeiro, vamos converter os 365 dias em segundos:
Agora, calculamos a energia total:
Passo 4
Com a energia total, precisamos ver quantos mols de elétrons estão envolvidos na reação da célula para determinar quantos mols de HgO são consumidos. A reação dada é:
Cada mol de Zn consome 2 mols de elétrons (pela estequiometria da reação). A relação entre energia, quantidade de matéria e potencial é dada por:
Onde:
-
é a energia (em J) -
é o número de mols de elétrons -
é a constante de Faraday ( ) -
é a diferença de potencial (em V)
Rearranjando para encontrar
:
Agora, como 1 mol de HgO pesa 216,59 g, a massa consumida é:
Convertendo para quilogramas:
Passo 5
Por último, vamos converter os quilogramas de HgO para libras. Sabemos que:
Então:
Resposta
A diferença de potencial da célula é 1,35 V. Em 365 dias, serão consumidos aproximadamente 0,526 kg de HgO, o que corresponde a cerca de 1,16 libras de HgO.
Exercícios relacionados
Para cada uma das seguintes reações, identifique o ácido e a base, indicando qual definição ácido-base se aplica (Brønsted-Lowry ou Lewis). Em alguns casos pode-se aplicar mais de uma definição.
2. Preencha a tabela abaixo conforme o exemplo resolvido na primeira linha:
2. Preencha a tabela abaixo conforme o exemplo resolvido na primeira linha:
Considere os complexos
e
.
A constante de formação para cada um deles é, respectivamente, e
. Indique qual dos dois complexos é mais estável e explique por que o complexos com amônia é mais estável que o com água.
A constante de formação para cada um deles é, respectivamente,
Uma amostra de 0,400 g de pasta de dente foi levada à ebulição com 50 mL de uma solução contendo um tampão de citrato e NaCl para extrair o íon fluoreto. Depois de resfriada, a solução foi diluída para 100 mL . O potencial de um eletrodo íon seletivo com um eletrodo de referência de
(sat) imerso em uma alíquota de 25,0 mL da amostra foi de -0,1823 V. Uma adição de 5,0 mL de uma solução contendo 0,00107 mg
causou uma mudança de potencial para
. Calcule a porcentagem em massa de
presente na amostra.
Uma alíquota de 2,00 mL de uma amostra de soro fisiológico foi transferida para um béquer e foram adicionados
de água. Procedeu-se com a titulação com
, obtendo-se os dados a seguir:
Volume
|
|
---|---|
0,00 | 55 |
1,00 | 54 |
2,00 | 53 |
3,00 | 52 |
4,00 | 51 |
5,00 | 57 |
6,00 | 63 |
7,00 | 69 |
8,00 | 75 |
9,00 | 81 |
a) Esboce a curva de titulação e determine a concentração de NaCl na amostra de soro em
.
b) Se houvesse no soro fisiológico além de
, a titulação poderia ser realizada mesmo assim? O que aconteceria com o formato da curva? O volume do ponto final aumentaria ou diminuiria?. Justifique. Dados:
b) Se houvesse no soro fisiológico