Uma solução contend 20,00 mL de sulfato de ferro (II) 0,100 mol L^-1 foi titulada com uma solução de Ce^4+ 0,040 mol L^-1, em meio de H2 SO4 1,0 mol L L^-1. Dados: Fe^3+(aq)+e^- rightarrows Fe^2+(aq) e^0^prime=0,68 V ; Ce^4+(aq)+e^- rightarrows Ce^3+(aq) e E^0^0=1,44 V. Calcule o potencial da célula após a adição de Ce^4+ nos seguintes volumes:

Passo 1

Resumo do enunciado:
Temos uma solução de 20,00 mL de sulfato de ferro (II) com concentração de 0,100 mol/L que está sendo titulada com uma solução de Ce ^4+ de 0,040 mol/L em meio ácido (H₂SO₄ 1,0 mol/L). Precisamos calcular o potencial da célula após a adição de Ce ^4+ em determinados volumes.
Conteúdo da matéria: Reações redox, potenciais de eletrodo, titulação redox, equação de Nernst.
O que vamos precisar: Concentrações das soluções, volumes adicionados, potenciais padrão das semirreações e a equação de Nernst para calcular o potencial da célula.

Passo 2

Identificar as semirreações e seus potenciais padrão:
  1. Redução do Fe³⁺ a Fe²⁺:
    Fe^3+(aq) + e^- rightarrows Fe^2+(aq) E^circ = 0,68,V
  2. Redução do Ce⁴⁺ a Ce³⁺:
    Ce^4+(aq) + e^- rightarrows Ce^3+(aq) E^circ = 1,44,V

Passo 3

Determinar o agente oxidante e o agente redutor:
  • Agente Oxidante: É a espécie que vai oxidar o outro reagente. Aqui, Ce ^4+ tem um potencial padrão maior, então ele será o agente oxidante.
  • Agente Redutor: Será a espécie que perde elétrons. Neste caso, Fe ^2+ será oxidado a Fe ^3+.

Passo 4

Escrever a reação global de oxirredução:
Fe^2+(aq) + Ce^4+(aq) Fe^3+(aq) + Ce^3+(aq)

Passo 5

Calcular a quantidade de mols de Fe²⁺ na solução inicial:
Mols de Fe^2+ = Concentração times Volume = 0,100,mol/L times 0,020,L = 0,0020,mol çã

Passo 6

Determinar a quantidade de mols de Ce⁴⁺ necessária para reagir completamente com Fe²⁺:
A reação ocorre em proporção 1:1, portanto:
Mols de Ce^4+ = Mols de Fe^2+ = 0,0020,mol

Passo 7

Calcular o volume de solução de Ce⁴⁺ necessário para fornecer 0,0020 mol:
Volume = MolsConcentração = 0,0020,mol0,040,mol/L = 0,0500,L = 50,00,mL çã

Passo 8

Determinar o potencial padrão da célula (E°cell):
E^circcell = E^circcátodo - E^circânodo = 1,44,V - 0,68,V = 0,76,V áâ

Passo 9

Aplicar a equação de Nernst para calcular o potencial da célula:
E = E^circcell - 0,0592n log Q
Onde:
  • (número de elétrons transferidos)

Passo 10

Determinar as concentrações das espécies após a adição de Ce⁴⁺ e calcular Q:
Para cada volume específico de Ce ^4+ adicionado, calcular:
  1. Quantidade de Ce ^4+ adicionada.
  2. Quantidade de Fe ^2+ que reage.
  3. Concentrações finais de todas as espécies.
  4. Valor de Q.

Resposta

Não é possível calcular o potencial da célula sem os volumes específicos de Ce ^4+ adicionados. Por favor, forneça os volumes para que possamos concluir o cálculo.

Exercícios relacionados