A seguir são apresentadas diferentes equações redox que acontecem em meio ácido. A) Faça o balanceamento das reações, B) determine quem oxida e quem reduz, C) Cálcule o potencial de célula e D) Determine a constante de equilíbrio.
II)
II)
Passo 1
Beleza, vamos lá! O que você me trouxe é uma reação redox que acontece em meio ácido. Nosso objetivo aqui é:
A) Balancear a equação química.
B) Identificar qual substância está oxidando e qual está reduzindo.
C) Calcular o potencial da célula.
D) Determinar a constante de equilíbrio.
A) Balancear a equação química.
B) Identificar qual substância está oxidando e qual está reduzindo.
C) Calcular o potencial da célula.
D) Determinar a constante de equilíbrio.
Para resolver isso, vamos precisar entender como balancear reações redox em meio ácido, identificar os agentes oxidante e redutor usando os potenciais padrão, calcular o potencial da célula usando as diferenças de potencial, e por fim, usar a relação entre o potencial da célula e a constante de equilíbrio.
Passo 2
Primeiro, vamos balancear a equação redox. Para isso, precisamos separar a reação em duas partes: a de oxidação e a de redução.
A reação fornecida é:
Vamos identificar os estados de oxidação dos elementos envolvidos:
- No nitrato (
), o nitrogênio (N) tem oxidação +5. - No dióxido de nitrogênio gasoso (
), o nitrogênio tem oxidação +4. - No cobre sólido (
), o cobre tem oxidação 0. - No íon cobre (
), o cobre tem oxidação +2.
Observamos que o nitrogênio está passando de +5 para +4 (redução) e o cobre está passando de 0 para +2 (oxidação).
Passo 3
Agora, vamos escrever as semi-reações de oxidação e redução.
Redução (nitrogênio):
Oxidação (cobre):
Como estamos em meio ácido, vamos adicionar íons hidrogênio (H⁺) e água (H₂O) para balancear os átomos e as cargas.
Balanceando a redução:
- Nitrogênio já está balanceado.
- Oxigênio: Temos 3 no
e 2 no , então adicionamos 1 H₂O para balancear:
3. Hidrogênio: Adicionamos 2 H⁺ no lado esquerdo:
- Balanceando a carga adicionamos elétrons:
Balanceando a oxidação:
Passo 4
Agora, para combinar as duas semi-reações, precisamos que o número de elétrons seja o mesmo em ambas.
A redução tem 1 elétron e a oxidação tem 2 elétrons. Vamos multiplicar a semi-reação de redução por 2:
Redução multiplicada por 2:
Oxidação:
Agora, somamos as duas semi-reações:
Passo 5
Com a equação balanceada, vamos identificar quem está sendo oxidado e quem está sendo reduzido.
- Oxidação: O cobre (
) passa de 0 para +2, perdendo 2 elétrons. - Redução: O nitrato (
) passa de +5 para +4, ganhando 1 elétron por molécula de .
Portanto:
- Oxidante:
- Redutor:
Passo 6
Agora, vamos calcular o potencial da célula (
). A fórmula para isso é:
Onde:
- Cátodo: Onde ocorre a redução (
) - Ânodo: Onde ocorre a oxidação (
)
Dados:
Aplicando na fórmula:
Passo 7
Por último, vamos determinar a constante de equilíbrio (
) usando a relação entre o potencial da célula e
:
Igualando as duas equações:
Onde:
-
= número de elétrons transferidos (2) -
= constante de Faraday ( ) -
= constante dos gases ( ) -
= temperatura em Kelvin (vamos considerar 298 K)
Calculando:
Resposta
A equação balanceada é:
O oxidante é
e o redutor é
.
O potencial da célula é
.
A constante de equilíbrio é aproximadamente
.
Exercícios relacionados
A seguintes titulações foram realizadas em meio ácido. A) Faça o balanceamento da reação processada e B) determine o potencial após a adição de i)
de titulante, ii) no ponto de equivalência e iii) 26 mL de titulante. C) Determine se o ponto de equivalência é simétrico ou assimétrico em cada curva de titulação e justifique.
III) (Considere que a reação ocorre utilizando 50 mL de
(analíto) com Ce
(titulante))
III)
A seguintes titulações foram realizadas em meio ácido. A) Faça o balanceamento da reação processada e B) determine o potencial após a adição de i)
de titulante, ii) no ponto de equivalência e iii) 26 mL de titulante. C) Determine se o ponto de equivalência é simétrico ou assimétrico em cada curva de titulação e justifique.
I) (Considere que a reação ocorre utilizando 50 mL de U4+
(analíto) com
(titulante))
I)
A seguir são apresentadas diferentes equações redox que acontecem em meio ácido. A) Faça o balanceamento das reações, B) determine quem oxida e quem reduz, C) Cálcule o potencial de célula e D) Determine a constante de equilíbrio.
III)
III)
Calcule o potencial de eletrodo para um eletrodo de prata imerso em uma solução de 0,0500
de NaCl utilizando a)
e b)
.