Enunciado

O cobre deve ser depositado a partir de uma solução que é 0,200   m o l   L - 1 em Cu(II), tamponada a pH 4,00. O oxigênio é formado a partir do ânodo a uma pressão parcial de 740 torr. A célula tem uma resistência de 3,60   Ω ; a temperatura é 25 °C. Calcule:

  1. o potencial teórico necessário para iniciar a deposição do cobre a partir da solução.
  2. a queda I R associada a uma corrente de 0,10   A nessa célula.
  3. o potencial inicial, dado que a sobrevoltagem do oxigênio é de 0,50   V sob essas condições.
  4. o potencial da célula quando [ C u 2 + ] é 8,00 ∙ 10 - 6   m o l   L - 1 , considerando que a queda I R e o sobrepotencial do O 2 permaneçam inalterados.

Passo 1

Olá galerinha, espero que estejam todos bem! Vamos lá.

A deposição de cobre ocorre, necessariamente, no cátodo. Dado que não existe uma espécie mais facilmente oxidável que a água no sistema, O 2 será liberado no ânodo. As duas semirreações e seus correspondentes potenciais padrão de eletrodo são:

O 2 g + 4 H + + 4 e - ⇌ 2 H 2 O                                   E O 2 / H 2 O 0 = + 1,229   V

C u 2 + + e - ⇌ C u ( s )                                                                       E C u 2 + / C u 0 = + 0,337   V

No item (a) queremos o potencial teórico necessário para iniciar a deposição do cobre a partir da solução. E pelo enunciado temos:

C u 2 + = 0,200   m o l / L ;

p H = 4,00 ;

p O 2 = 740   t o r r = 1   a t m .

Então:

H + = 10 - p H = 1,00 ∙ 10 - 4   m o l / L

O potencial para o eletrodo de cobre será:

E C u 2 + / C u 0 = + 0,337 - 0,0592 2 ∙ log ⁡ 1 0,200 = + 0,316   V

Se O 2 é liberado a uma pressão de 1,00   a t m , o potencial para o eletrodo de oxigênio é:

E O 2 / H 2 O 0 = 1,229 - 0,0592 4 ∙ log ⁡ 1 p O 2 ∙ [ H + ] 4 = 1,229 - 0,0592 4 ∙ log ⁡ 1 ( 1   a t m ) ∙ ( 1,00 ∙ 10 - 4 ) 4

E O 2 / H 2 O 0 = + 0,992   V

O potencial da célula é:

E c é l u l a = E d i r e i t a - E e s q u e r d a = 0,316 - 0,992 = - 0,676   V

Passo 2

No item (b) queremos descobrir a queda I R para I = 0,10   A , e pelo enunciado sabemos:

R = 3,60   Ω

A queda I R é dado por:

I R = - 0,10 ∙ 3,60 = - 0,36   V

Passo 3

(c) O potencial inicial para Π = 0,50   V :

E a p l i c a d o = E c é l u l a - I ∙ R - Π = - 0,676   - 0,36 - 0,50

E a p l i c a d o = - 1,54   V

Passo 4

No item (d) temos uma nova concentração de cobre de C u 2 + = 8,00 ∙ 10 - 6   m o l   L - 1 , então precisamos calcular o novo potencial de eletrodo da direita:

E C u 2 + / C u 0 = + 0,337 - 0,0592 2 ∙ log ⁡ 1 8,00 ∙ 10 - 6   = + 0,186   V

O novo potencial será:

E a p l i c a d o = E d i r e i t a - E e s q u e r d a - I ∙ R - Π = 0,186 - 0,992 - 0,36 - 0,50

E a p l i c a d o = - 1,67   V

Este exercício já acabou! Espero ter conseguido te ajudar. Até mais!

Resposta

  1. E c é l u l a = - 0,676   V .
  2. I R = - 0,36   V .
  3. E a p l i c a d o = - 1,54   V .
  4. E a p l i c a d o = - 1,67   V .

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