Usando os potenciais-padrão de redução e a equação de Nerst, calcule Keq para a reação abaixo a 298 K:
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa calcular a constante de equilíbrio,
, para a reação:
Isso envolve conceitos de eletroquímica, especificamente potenciais-padrão de redução e a equação de Nernst. Vamos usar informações dos potenciais-padrão dos eletrodos para achar o
.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar as semi-reações de redução envolvidas nessa reação redox. Precisamos dos potenciais-padrão de redução (
) para cada meia-reação.
As semi-reações são:
- Redução do íon níquel:
- Oxidação do ferro (que é a redução reversa):
Mas para usar os potenciais-padrão de redução, precisamos inverter a segunda reação:
Passo 3
Agora, vamos buscar os valores dos potenciais-padrão de redução (
) para cada meia-reação:
- Para a redução do
:
- Para a redução do
:
Passo 4
Vamos calcular o potencial-padrão da célula (
). A fórmula é:
Aqui, o cátodo é onde ocorre a redução e o ânodo é onde ocorre a oxidação. Então:
Substituindo:
Passo 5
Agora, vamos usar a relação entre o potencial-padrão da célula e a constante de equilíbrio
. A fórmula é:
Onde:
-
é o número de elétrons transferidos (neste caso, 2), -
é a constante de Faraday ( ), -
é a constante dos gases ( ), -
é a temperatura em Kelvin (298 K).
Rearranjando para
:
Substituindo os valores:
Calculando o valor dentro do logaritmo:
Agora, exponenciando ambos os lados para achar
:
Resposta
A constante de equilíbrio
para a reação dada a 298 K é aproximadamente
.
Exercícios relacionados
Considere o sólido iônico fluorita, de fórmula mínima
, e o composto hipotético
. Assuma que
adotaria a estrutura do cloreto de sódio, e que a distância internuclear de um par iônico seria a mesma daquela observada para a fluorita. Os raios iônicos do
e do
correspondentes a números de coordenação quatro e oito são
e
, respectivamente.
Calcule a energia de rede da fluorita e do fluoreto hipotético.
Calcule a energia de rede da fluorita e do fluoreto hipotético.
Escreva a representação de Lewis para os seguintes compostos iônicos.
a) fluoreto de potássio
© óxido de cálcio
b) sulfeto de alumínio
(d) óxido de sódio
a) fluoreto de potássio
© óxido de cálcio
b) sulfeto de alumínio
(d) óxido de sódio
Em cada uma das seguintes reações redox balanceadas, identifique os elementos que sofrem variações no número de oxidação e indique o valor da variação em cada caso. Mostre ainda o agente redutor e o agente oxidante em cada reação. Explique.
© (l)
©
Considere o composto hipotético
, em que estaria presente o íon
.
Calcule, por meio do ciclo de Born-Haber, a entalpia padrão de formação para o . Para isso considere os dados apresentados no quadro abaixo.
Calcule, por meio do ciclo de Born-Haber, a entalpia padrão de formação para o