Usando os potenciais de redução padrão listados no livro, calcule a constante de equilíbrio para cada uma das seguintes reações a 298 K:
©

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão tá pedindo. A gente tem uma reação química onde o reage com o para formar , e . A matéria envolvida aqui é Eletroquímica, especificamente o cálculo da constante de equilíbrio usando os potenciais padrão de redução. Pra resolver isso, vamos precisar das tabelas de potenciais de redução padrão e entender como relacionar esses potenciais com a constante de equilíbrio .

Passo 2

Primeiro, vamos identificar as espécies que estão sendo reduzidas e oxidadas na reação. Olhando a reação:
Aqui, o está ganhando elétrons e se tornando , indicando que ele está sendo reduzido. Já o está perdendo elétrons e formando e , ou seja, está sendo oxidado.

Passo 3

Agora, vamos escrever as semirreações de oxidação e redução. Para isso, precisamos dos potenciais padrão de redução ( ) para cada meio. Vamos supor que temos os seguintes valores (valores hipotéticos para exemplificação):
  • Para a redução de :
  • Para a redução de :
Note que a semirreação do está em forma de redução, mas na nossa reação original ela está sendo oxidada. Então, vamos inverter essa semirreação para obter a oxidação:
çã

Passo 4

O próximo passo é calcular o potencial padrão da célula ( é). Isso é feito subtraindo o potencial do ânodo (oxidação) do potencial do cátodo (redução):
éáâ
Aqui, o cátodo é a redução do e o ânodo é a oxidação do . Então:
é

Passo 5

Agora que temos o potencial padrão da célula, podemos relacioná-lo com a constante de equilíbrio usando a seguinte equação:
é
Onde:
  • é o número de mols de elétrons transferidos na reação (neste caso, 5 elétrons).
  • é a constante de Faraday ( ).
  • é a constante dos gases ( ).
  • é a temperatura em Kelvin (298 K).
Rearranjando a equação para resolver :
é

Passo 6

Vamos inserir os valores na equação:
Lembrando que , então as unidades vão se cancelar corretamente.
Calculando o numerador e o denominador:
Numerador:
Denominador:
Então:

Passo 7

Agora, para encontrar , precisamos tirar o exponencial de ambos os lados:
Esse valor é extremamente grande, indicando que a reação é muito favorecida na direção dos produtos.

Resposta

A constante de equilíbrio para a reação a 298 K é aproximadamente , indicando uma reação altamente favorecida na formação dos produtos.

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Dados: é

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(b) Como você determinaria a fem padrão gerada por esta célula?
Usando os potenciais de redução padrão listados no livro, calcule a constante de equilíbrio para cada uma das seguintes reações a 298 K:
(b)