Qual o potencial padrão da célula e o para cada uma das seguintes reações redox a

Passo 1

Beleza, vamos lá! A questão pede para a gente encontrar o potencial padrão da célula ( ) e a variação de energia livre ( ) para a reação redox fornecida a 25°C. Para isso, vamos precisar entender as reações de oxidação e redução envolvidas, usar as tabelas de potenciais padrão de eletrodo e aplicar algumas fórmulas da eletroquímica.

Passo 2

Primeiro, vamos separar a reação completa em duas semi-reações: uma de oxidação e outra de redução. Isso ajuda a identificar quais espécies estão perdendo elétrons (oxidação) e quais estão ganhando elétrons (redução).
A reação completa é:
Vamos separar em semi-reações.

Passo 3

Semi-reação de oxidação (perda de elétrons):
O cobre metálico está sendo oxidado a íon cobre (II):
Como temos 3 átomos de Cu na reação completa, multiplicamos por 3:
Semi-reação de redução (ganho de elétrons):
O íon nitrato está sendo reduzido a monóxido de nitrogênio:
Como temos 2 moléculas de NO na reação completa, multiplicamos por 2:

Passo 4

Agora que temos as duas semi-reações com os elétrons balanceados, podemos encontrar os potenciais padrão de eletrodo ( ) para cada uma.
Consultando uma tabela de potenciais padrão:
  • Oxidação do Cu:
Como esta é a reação de redução na tabela, mas nós precisamos da oxidação, invertemos o sinal:
  • Redução do NO3⁻:

Passo 5

Agora, vamos calcular o potencial padrão da célula ( é) usando a fórmula:
éáâ
Aqui:
  • Cátodo é onde ocorre a redução: á
  • Ânodo é onde ocorre a oxidação: â
Então:
é

Passo 6

Para encontrar a variação da energia livre da reação ( ), usamos a relação:
é
Onde:
  • é o número de elétrons trocados. Da equação balanceada, elétrons.
  • é a constante de Faraday, aproximadamente .
Então:
Lembrando que , temos:
Calculando:
Convertendo para kilojoules:

Resposta

O potencial padrão da célula ( ) é de e a variação de energia livre ( ) para a reação é de .

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