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

Passo 1

Beleza, vamos começar resumindo o que o exercício pede. Temos uma reação redox envolvendo íons cério (Ce), bismuto (Bi), água e íons hidrogênio. O objetivo é calcular a constante de equilíbrio dessa reação a 298 K usando os potenciais de redução padrão. Para isso, vamos precisar entender sobre potenciais de redução, reações redox e a relação entre o potencial padrão e a constante de equilíbrio.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar as duas semi-reações de redução envolvidas na reação completa. Olhando para a equação dada:
Temos a redução de para e a oxidação de Bi metálico para . Vamos escrever essas semi-reações:
Redução:
Oxidação:

Passo 3

Agora, precisamos dos potenciais de redução padrão ( ) para cada uma dessas semi-reações. Supondo que temos os valores na tabela do livro, vamos chamar:
Lembrando que para a oxidação, usaremos o potencial inverso.

Passo 4

Vamos calcular o potencial padrão da célula ( é). A fórmula é:
éáâ
Aqui, a redução do cério ocorre no cátodo, e a oxidação do bismuto no ânodo. Então:
é

Passo 5

Com o potencial da célula conhecido, vamos relacionar isso à constante de equilíbrio ( ) usando a equação de Nernst a 298 K:
é
Onde:
  • é o número de elétrons transferidos
  • é a constante de Faraday ( )
  • é a constante dos gases ( )
  • é a temperatura em Kelvin

Passo 6

Primeiro, determinamos . Observando as semi-reações, vemos que são transferidos 3 elétrons na oxidação do Bi, então .
Agora rearranjamos a equação para resolver :
é
é

Passo 7

Substituindo os valores:
Note que , então as unidades estão coerentes.

Passo 8

Calculando o expoente:
Então,

Resposta

A constante de equilíbrio para a reação é aproximadamente .

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Considere a seguinte célula voltaica:
Dados: é

(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:
©
Uma célula voltaica consiste em uma tira de cádmio metálico em uma solução de em um béquer e no outro béquer um eletrodo de platina é imerso em uma solução de gás borbulhando ao redor do eletrodo. (d) Qual é a fem gerada pela célula sob condições padrão?
Uma célula voltaica utiliza a seguinte reação:
(a) Qual é a fem dessa célula sob condições padrão?