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Enunciado

Química - Fundamentos de química analítica, Skoog- Ed: 8º - Capítulo 19.Questões e Problemas - Ex. 8ef

Calcule os potenciais das seguintes células. Se a célula estiver em curto-circuito, indique a direção da reação espontânea da célula.

(a) Z n Z n 2 + 0,0955   m o l   L - 1 |   C o 2 + 6,78 × 10 3   m o l   L - 1 |   C o

(b)   P t   F e 3 + 0,1310   m o l   L - 1 ,   F e 2 +   0,0681   m o l   L - 1 |   H g 2 +   0,0671   m o l   L - 1 | H g

(c) A g A g + 0,1544   m o l   L - 1 H +   ( 0,0794   m o l   L - 1 ) |   O 2   ( 1,12   a t m ) ,   P t

(d) C u   C u 2 +   0,0601   m o l   L - 1 | H +   0,1350   m o l   L - 1 ,   A g I s a t | A g  

(e) E P H | | H C O O H ( 0,1302   m o l   L - 1 ) ,   H C O O - 0,0764   m o l   L - 1 H 2 ( 1,00   a t m ) ,   P t  

(f) P t | U O 2 2 +   7,93 × 10 3   m o l   L - 1 ,   U 4 + 6,37 × 10 - 2   m o l   L - 1 ,  

H + 1,16 × 10 - 3   m o l   L - 1 | | F e 3 + ( 0,003876   m o l   L - 1 ) ,   F e 2 + ( 0,1134   m o l   L - 1 )   P t

Passo 1

Selvaaaaaaaaaa galerinha, isso mesmo selva haha, tudo certinho??

“Hulk esmaga”, Bora esmagar essa questãozinha comigo?

e) Nos casos de gases, considera-se termos de pressão e para torna-lo sem unidade, é dividido por unidade de pressão parcial,

E P H | | H C O O H ( 0,1302   m o l   L - 1 ) ,   H C O O - 0,0764   m o l   L - 1 H 2 ( 1,00   a t m ) ,   P t  

p 0 = 1   a t m

Então,

p H 2 p 0 = 1.00   a t m 1   a t m = 1.00  

Concentração de íons, H C O O H = 0.1302   M

Concentração de íons, H C O O - = 0.0764     M

Meias reações ocorrendo

C O 2 + 2 H + + 2 e - → H C O O H         E d i r e i t a 0 = - 0.199   V   v s   S H E

Passo 2

Numéro de elétrons envolvidos, n = 2

O potencial da célula é dado como:

E c e l = E c e l 0 - 0.0592   V n log ⁡ H C O O H H C O O -

= - 0.199   V - 0.0592   V 2 log ⁡ 0.1302 0.0764

= - 0.199   V - 0.0296   V log ⁡ 1.7042

= - 0.199   V - 0.0296   V × 0.2315

= - 0.199   V - 6.8529 × 10 - 3   V

E c e l l = - 0.208   V

E c e l = n e g a t i v o

Portanto, o potencial da célula é - 0.208   V e , portanto, a reação é não espontâneo e uma fonte de tensão externa é necessária para forçar a reação a ocorrer.

Passo 3

f) O potencial da seguinte célula deve ser calculado:

P t | U O 2 2 +   7,93 × 10 3   m o l   L - 1 ,   U 4 + 6,37 × 10 - 2   m o l   L - 1 ,   H + 1,16 × 10 - 3   m o l   L - 1 | | F e 3 + ( 0,003876   m o l   L - 1 ) ,   F e 2 + ( 0,1134   m o l   L - 1 )   P t

Concentração de íons, F e 2 + = 0.1134   M

Concentração de íons, F e 3 + = 0 . 003876   M

Concentração de íons, U O 2 2 + = 7.93 × 10 - 3   M

Concentração de íons, U 4 + = 6.37 × 10 - 2   M

Concentração de íons, H + = 1.16 × 10 - 3   M

Meias reações ocorrendo

2 × F e 3 + + e - → F e 2 +

E d i r e i t o 0 = 0.771   V

U O 2 2 + + 4 H - + 2 e - → U 4 + + 2 H 2 O  

E e s q 0 = 0.334   V

Subtrair as duas equações acima:

U 4 + + 2 H 2 O + 2 F e 3 + → 2 F e 2 + + U O 2 2 + + 4 H +

E c e l 0 = 0.771   V - 0.334   V

= 0 . 437   V

Passo 4

Numero de elétrons envolvidos, n = 2

O potencial da célula é dado como:

E c e l = E c e l 0 - 0.0592 V n log ⁡ F e 2 + 2 H + 4 U O 2 2 + U 4 + F e 3 + 2

= 0.437   V - 0.0592 V 2 log ⁡ 0.1134 2 × 1.16 × 10 - 3 4 × 7.93 × 10 - 3 6.37 × 10 - 2 × 0.003876 2

= 0.437 - 0.0296   V log ⁡ ( 1.9293 × 10 - 10 )

= 0.437 - 0.0296 V × - 9.7146

= 0.437 + 0.2876   V

E c e l l = 0.724   V

E c e l = p o s i t i v o

Portanto, o potencial da célula é 0.724   V e, portanto, a reação é espontâneo .

“OK, isso foi legal.”

Resposta

e) Portanto, o potencial da célula é - 0.208   V e , portanto, a reação é não espontâneo e uma fonte de tensão externa é necessária para forçar a reação a ocorrer.

f) Portanto, o potencial da célula é 0.724   V e, portanto, a reação é espontâneo .

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