13.11-Escreva as meias-reações e a equação balanceada das reações de célula de cada uma das seguintes células galvânicas:

a) Ni(s)|Ni2+(aq)||Ag+(aq)|Ag(s)

b) C(gr)|H2(g)|H+(aq)||Cl-(aq)|Cl2(g)|Pt(s)

c) Cu(s)|Cu2+(aq)||Ce4+(aq), Ce3+(aq)|Pt(s)

d) Pt(s)|O2(g)|H+(aq)||OH-(aq)|O2(g)|Pt(s)

e) Pt(s)|Sn4+(aq), Sn2+(aq)||Cl-(aq|Hg2Cl2(s)|Hg(l)

a) Vamos escrever a primeira semi-reação, começando pela do lado direito (prata), que consideraremos que é onde ocorre a redução. Portanto, o íon prata deve ir à prata sólida, então esta será o produto da semi-reação:

Ag+(aq)Ag(s)

Essa já é uma equação balanceada pela massa, portanto falta balancear as cargas. Temos carga +1 do lado esquerdo e 0 do lado direito, então adicionaremos 1 elétron ao lado esquerdo.

Ag+(aq) + e-Ag(s)

Vemos que o íon prata está ganhando um elétron (reduzindo). Essa é, portanto, a semi-reação que ocorre no catodo.

Agora vamos escrever a segunda semi-reação, onde consideraremos que ocorre oxidação. Portanto, o Ni deve ir a Ni2+, então este será o produto da semi-reação:

Ni(s)Ni2+(aq)

Essa já é uma equação balanceada pela massa, portanto falta balancear as cargas. Temos carga 0 do lado esquerdo e 2+ do lado direito, então adicionaremos 2 elétrons do lado direito.

Ni(s) Ni2+(aq) + 2e-

Vemos que o Ni está perdendo elétrons (oxidando). Essa é, portanto, a semi-reação que ocorre no anodo.

Agora, para encontrar a reação global da célula, basta igualarmos os números de elétrons perdidos ao número de elétrons ganhos, e somarmos as duas reações, “cortando” o que estiver em ambos os lados.

Na primeira semi-reação, vimos que estava sendo ganho um elétron, enquanto na segunda, estão sendo perdidos dois. Para igualar, multiplicaremos a primeira semi-reação por 2:

2Ag+(aq) + 2e-2Ag(s)

Agora, podemos somar com a segundasemi-reação:

Ni(s) Ni2+(aq) + 2e-

2Ag+(aq) + 2e-2Ag(s)

_________________

Ni(s)+ 2Ag+(aq) + 2e-Ni2+(aq) + 2e-+ 2Ag(s)

Agora, “cortaremos” aquilo que está presente em ambos os lados da reação:

Ni(s)+ 2Ag+(aq)Ni2+(aq) + 2Ag(s)

E essa é, então, a reação global da célula.

b) Vamos escrever a primeira semi-reação, começando pela do lado direito (cloro), que consideraremos que é onde ocorre a redução. Portanto, o gás cloro deve ir a íon cloreto, então este será o produto da semi-reação:

Cl2(g)2Cl-(aq)

Aqui já balanceei utilizando dois cloretos no produto, portanto falta balancear as cargas. Temos carga 0 do lado esquerdo e -2 do lado direito, então adicionaremos 2 elétrons ao lado esquerdo.

Cl2(g) + 2e-2Cl-(aq)

Vemos que o gás cloro está ganhando dois elétrons (reduzindo). Essa é, portanto, a semi-reação que ocorre no catodo.

Agora vamos escrever a segunda semi-reação, onde consideraremos que ocorre oxidação. Portanto, o gás hidrogênio deve ir a íon hidrogênio, então este será o produto da semi-reação:

H2(g) 2H+(aq)

Aqui já balanceei utilizando dois íons hidrogênio nos produtos, portanto falta balancear as cargas. Temos carga 0 do lado esquerdo e 2+ do lado direito, então adicionaremos 2 elétrons do lado direito.

H2(g) 2H+(aq)+ 2e-

Vemos que o gás hidrogênio está perdendo elétrons (oxidando). Essa é, portanto, a semi-reação que ocorre no anodo.

Agora, para encontrar a reação global da célula, basta igualarmos os números de elétrons perdidos ao número de elétrons ganhos, e somarmos as duas reações, “cortando” o que estiver em ambos os lados.

Nesse caso, o número de elétrons já está igual. Portanto, já podemos somar com a primeira semi-reação:

Cl2(g) + 2e-2Cl-(aq)

H2(g) 2H+(aq)+ 2e-

_________________

H2(g)+Cl2(g) + 2e-2Cl-(aq) + 2H+(aq)+ 2e-

Agora, “cortaremos” aquilo que está presente em ambos os lados da reação:

H2(g)+Cl2(g)2Cl-(aq) + 2H+(aq)

E essa é, então, a reação global da célula.

c) Vamos escrever a primeira semi-reação, começando pela do lado direito (cério), que consideraremos que é onde ocorre a redução. Portanto, o Ce4+ deve ir a Ce3+, então este será o produto da semi-reação:

Ce4+(aq)Ce3+(aq)

A reação já está balanceada pela massa, portanto falta balancear as cargas. Temos carga 4+ do lado esquerdo e 3+ do lado direito, então adicionaremos 1 elétron ao lado esquerdo.

Ce4+(aq) + e- Ce3+(aq)

Vemos que o Ce4+ está ganhando um elétron (reduzindo). Essa é, portanto, a semi-reação que ocorre no catodo.

Agora vamos escrever a segunda semi-reação, onde consideraremos que ocorre oxidação. Portanto, o cobre metálico deve ir a íon cobre, então este será o produto da semi-reação:

Cu(s) Cu2+(aq)

A reação já está balanceada pela massa, portanto falta balancear as cargas. Temos carga 0 do lado esquerdo e 2+ do lado direito, então adicionaremos 2 elétrons do lado direito.

Cu(s) Cu2+(aq)+ 2e-

Vemos que o cobre metálico está perdendo elétrons (oxidando). Essa é, portanto, a semi-reação que ocorre no anodo.

Agora, para encontrar a reação global da célula, basta igualarmos os números de elétrons perdidos ao número de elétrons ganhos, e somarmos as duas reações, “cortando” o que estiver em ambos os lados.

Nesse caso, precisaremos multiplicar a primeira semi-reação por 2:

2Ce4+(aq) + 2e- 2Ce3+(aq)

Agora, podemos somar com a segunda semi-reação:

2Ce4+(aq) + 2e- 2Ce3+(aq)

Cu(s) Cu2+(aq)+ 2e-

_________________

Cu(s)+ 2Ce4+(aq) + 2e- 2Ce3+(aq) + Cu2+(aq)+ 2e-

Agora, “cortaremos” aquilo que está presente em ambos os lados da reação:

Cu(s)+ 2Ce4+(aq)2Ce3+(aq) + Cu2+(aq)

E essa é, então, a reação global da célula.

d) Pt(s)|O2(g)|H+(aq)||OH-(aq)|O2(g)|Pt(s)

Letra d) Vamos escrever a primeira semi-reação, começando pela do lado direito (cério), que consideraremos que é onde ocorre a redução. Portanto, o O2, onde o oxigênio possui número de oxidação 0, deve ir a OH-, onde o oxigênio possui número de oxidação -2. Então este será o produto da semi-reação:

O2(g)OH-(aq)

Para balancear o oxigênio, multiplicaremos o lado direito por 2. Em seguida, para balancear o hidrogênio, adicionaremos moléculas de água ao lado deficiente e hidroxila ao lado oposto (meio básico, já que o eletrodo está na presença de OH-.

O2(g)+ 2H2O(l) 4OH-(aq)

Agora falta balancear as cargas. Temos carga 0 do lado esquerdo e -4 do lado direito, então adicionaremos 4 elétrons ao lado esquerdo.

O2(g) + 2H2O(l) + 4 e-4OH-(aq)

Vemos que o O2 está ganhando 4 elétrons (reduzindo). Essa é, portanto, a semi-reação que ocorre no catodo.

Agora vamos escrever a segunda semi-reação, onde consideraremos que ocorre oxidação. O O2 já está em seu máximo estado de oxidação, portanto ele deve ser o produto da reação nesse caso, e o H+ estará nos reagentes:

H+(aq) O2(g)

Balanceamos primeiro o oxigênio, adicionando moléculas de água ao lado deficiente. Em seguida, balancearemos o hidrogênio adicionando H+ ao lado deficiente (meio ácido, uma vez que há H+ no eletrodo):

H+(aq) + 2H2O(l) O2(g) + 5H+(aq)

Agora cortamos o H+ presente em ambos os lados:

2H2O(l) O2(g) + 4H+(aq)

Agora falta balancear as cargas. Temos carga 0 do lado esquerdo e 4+ do lado direito, então adicionaremos 4 elétrons ao lado direito.

2H2O(l) O2(g) + 4H+(aq) + 4e-

Vemos que a água está perdendo elétrons (oxidando). Essa é, portanto, a semi-reação que ocorre no anodo.

Agora, para encontrar a reação global da célula, basta igualarmos os números de elétrons perdidos ao número de elétrons ganhos, e somarmos as duas reações, “cortando” o que estiver em ambos os lados.

Nesse caso, o número de elétrons já está igual, portanto já podemos somar as semi-reações:

O2(g) + 2H2O(l) + 4 e-4OH-(aq)

2H2O(l) O2(g) + 4H+(aq) + 4e-

_________________

O2(g) + 4H2O(l) + 4e- O2(g) + 4H+(aq) + 4OH-(aq)+ 4e-

Agora, “cortaremos” aquilo que está presente em ambos os lados da reação:

4H2O(l) 4H+(aq) + 4OH-(aq)

Repare que todos os membros estão multiplicados por 4, então devemos simplificar, dividindo ambos os lados por 4:

H2O(l) H+(aq) + OH-(aq)

E essa é, então, a reação global da célula.

e) Vamos escrever a primeira semi-reação, começando pela do lado direito (mercúrio), que consideraremos que é onde ocorre a redução. Portanto, o Hg+ presente no Hg2Cl2 deve ir a Hg, além de liberar íons cloreto, então estes serão os produtos da semi-reação:

Hg2Cl2(s)2Hg(l) + 2Cl-(aq)

Fiz o balanceamento multiplicando os produtos por 2, agora precisamos balancear as cargas. Temos carga 0 do lado esquerdo e -2 do lado direito, então adicionaremos 2 elétrons ao lado esquerdo.

Hg2Cl2(s)+2e-2Hg(l) + 2Cl-(aq)

Vemos que o Hg2Cl2 está ganhando dois elétrons (reduzindo). Essa é, portanto, a semi-reação que ocorre no catodo.

Agora vamos escrever a segunda semi-reação, onde consideraremos que ocorre oxidação. Portanto, o Sn2+ deve ir a Sn4+, então este será o produto da semi-reação:

Sn2+(aq) Sn4+(aq)

A reação já está balanceada pela massa, portanto falta balancear as cargas. Temos carga +2 do lado esquerdo e +4 do lado direito, então adicionaremos 2 elétrons do lado direito.

Sn2+(aq) Sn4+(aq)+ 2e-

Vemos que o Sn2+ está perdendo elétrons (oxidando). Essa é, portanto, a semi-reação que ocorre no anodo.

Agora, para encontrar a reação global da célula, basta igualarmos os números de elétrons perdidos ao número de elétrons ganhos, e somarmos as duas reações. Nesse caso, o número de elétrons já está igual. Portanto, já podemos somar as semi-reações:

Hg2Cl2(s)+ 2e-2Hg(l) + 2Cl-(aq)

Sn2+(aq) Sn4+(aq)+ 2e-

_________________

Hg2Cl2(s)+ Sn2+(aq) + 2e-2Hg(l) + 2Cl-(aq)+ Sn4+(aq)+ 2e-

Agora, “cortaremos” aquilo que está presente em ambos os lados da reação:

Hg2Cl2(s)+ Sn2+(aq) 2Hg(l) + 2Cl-(aq) + Sn4+(aq)

E essa é, então, a reação global da célula.