Qual o potencial padrão da célula varepsilon^circ e o De para cada uma das seguintes reações redox a 25^circ C 8 H^+ (aq)+2 NO3^- (aq)+3 Cu(s) 2 NO(g)+3 Cu^2+ (aq)+4 H2 O

Passo 1

Beleza, vamos lá! A questão pede para a gente encontrar o potencial padrão da célula ( varepsilon^circ) e a variação de energia livre ( De) 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):
Cu(s) Cu^2+(aq) + 2 e^-
Como temos 3 átomos de Cu na reação completa, multiplicamos por 3:
3, Cu(s) 3, Cu^2+(aq) + 6 e^-
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 ( E^circ) para cada uma.
Consultando uma tabela de potenciais padrão:
  • Oxidação do Cu:
Cu^2+(aq) + 2 e^- Cu(s) E^circ = +0,34, V
Como esta é a reação de redução na tabela, mas nós precisamos da oxidação, invertemos o sinal:
Cu(s) Cu^2+(aq) + 2 e^- E^circ = -0,34, V
  • Redução do NO3⁻:

Passo 5

Agora, vamos calcular o potencial padrão da célula ( varepsilon^circcélulaé) usando a fórmula:
varepsilon^circcélula = E^circcátodo - E^circânodo éáâ
Aqui:
  • Cátodo é onde ocorre a redução: E^circcátodo = +0,96, Vá
  • Ânodo é onde ocorre a oxidação: E^circânodo = -0,34, Vâ
Então:
varepsilon^circcélula = 0,96, V - (-0,34, V) = 0,96, V + 0,34, V = 1,30, V é

Passo 6

Para encontrar a variação da energia livre da reação ( De), usamos a relação:
Deé
Onde:
  • n é o número de elétrons trocados. Da equação balanceada, n = 6 elétrons.
  • F é a constante de Faraday, aproximadamente 96485, C/mol.
Então:
De
Lembrando que 1, V times 1, C = 1, J, temos:
De
Calculando:
De
Convertendo para kilojoules:
De

Resposta

O potencial padrão da célula ( varepsilon^circ) é de 1,30, V e a variação de energia livre ( De) para a reação é de -755,58, kJ/mol.

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