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Enunciado

Química - Princípios de Química: Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente - 5ª Edição - Peter Atkins, Loretta Jones e Leroy Laverman- Ed: 5º - Capítulo 13.1 - Ex. 43

13.43-Determine a quantidade desconhecida nas seguintes células:

a) P t s | H 2 g (   1,0   b a r ) | H + ( p H =   ? ) || C l a q -   ( 1 m o l L ) | H g 2 C l 2 s | H g l , E = + 0,33   V

b) C g r | C l 2 g 1,0   b a r C l a q - a q . ? ||   M n O 4 -   a q ,   0,010 m o l L ,   H a q +   p H = 4,0 ,   M n a q 2 + 0,10 m o l L |   P t s , E = - 0,30   V  

Passo 1

a)Galera, a primeira coisa a se fazer aqui é determinar as meia reações:

H 2 g → H a q + +   1   e -

H g 2 C l 2 s +   2   e - → 2   H g l + 2   C l a q -

Reação global:

2   H 2 g + H g 2 C l 2 s → 2   H a q + +   2   H g l + 2   C l a q -  

Dessa forma, temos que o número de elétrons envolvidos na reação global é 2 e o potencial da reação é dado por:

E ° r e a ç ã o = 0,27 - 0    

E ° r e a ç ã o =   + 0,27   V

Queridossss, vamos usar a equação de nerst, para descobrir a concentração da espécie desconhecida:

E c é l u l a =   E c é l u l a o - 0,05917 n log ⁡ Q

E c é l u l a o ,o número de elétrons e o E c é l u l a nós já temos. O que queremos descobrir é o ph, logo, precisamos da concentração dos íons H + .

Antes de usarmos a fórmula, vamos determinar o Q da reação:

Q = H + 2 × C l - p H 2 2

Q = H + 2

Aplicando os dados na fórmula, temos:

0,33 = 0,27 - 0,05917 2 × log ⁡ H + 2  

- 2,02 = log ⁡ H + 2

H + 2 = 10 - 2  

H + =   0,1   m o l / L

Gente, esse item pede o pH. Logo,

p H =   - l o g ⁡ [ H + ]

p H =   - log ⁡ 0,1

pH = 1

Passo 2

b) Nesse item vamos usar o mesmo raciocínio:

Primeiro, vamos montar as meias reações:

2   C l a q - → C l 2 g +   2   e -

M n O 4 - a q +   8   H a q + +   5   e - → M n a q 2 + +   4   H 2 O l

Reação global: 10   C l a q - +   2   M n O 4 - a q +   16   H a q + → 5   C l 2 g + 2   M n a q 2 + +   8   H 2 O l

Dessa forma, temos que o número de elétrons envolvidos na reação global é 10 e o potencial da reação é dado por:

E ° r e a ç ã o = 1,51 - ( 1,36 )    

E ° r e a ç ã o =   0,15   V

Queridossss, como a concentração das espécies é diferente de 1 mol/L, vamos usar a equação de nerst:

E c é l u l a =   E c é l u l a o - 0,05917 n log ⁡ Q

Antes de usarmos a fórmula, vamos determinar o Q da reação:

Q = 1 × 0,10 2 C l - 10 × 0,010 2 ×   10 - 4 16    

Aplicando os dados na fórmula, temos:

- 0,30 = 0,15 - 0,05917 10 × l o g ⁡ 1 × 0,10 2 C l - 10 × 0,010 2 ×   10 - 4 16  

76,05 = l o g ⁡ 1 × 0,10 2 C l - 10 × 0,010 2 ×   10 - 4 16

76,05 = log ⁡ 0,10 2 -   ( log ⁡ C l - 10 +   l o g 0,010 2 + log ⁡ 10 - 4 16 )  

76,05 = l o g 0,10 2 -   log ⁡ C l - 10 +   68  

10,05 =   - l o g C l - 10  

C l - 10 =   8,91 × 10 - 11

C l - = 0,098 = 0,1   m o l / L

Resposta

a)1

b) 10 - 1 m o l / L

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