Exercícios Resolvidos de Equação de Nernst

IQSC-USP. Lista de Eletroquímica. Questão 09.

Calcule ∆ E para as seguintes pilhas:

a) C u 2 +   0,1   M + Z n s ⇌ C u s + Z n 2 +   1   M

b) S n 2 +   0,5   M + N i ( s ) ⇌ S n ( s ) + N i 2 +   ( 0,01   M )

c) Z n ( s ) + 2 H +   0,01   M ⇌ Z n 2 +   1   M + H 2 ( g )   ( 1   a t m )

d) 2 H +   1   M + F e ( s ) ⇌ H 2   1   a t m + F e 2 +   ( 0,2   M )

Passo 1

Vamos precisar de uma tabela com todos esses potenciais!

Como o enunciado nos diz que são pilhas, sabemos que todas as reações são espontâneas.

Vamos ter que calcular o Δ E ° de cada pilha e, com a equação de Nersnt, mudar de Δ E ° para o Δ E nas concentrações dadas.

Vamos considerar a temperatura de 25°C (298 K) e a equação de Nersnt completa. Talvez seu professor utilize a equação simplificada. Nesse caso, basta aplicar:

Δ E = Δ E ° - 0,059 n . log ⁡ Q

Sendo Q = í o n   p r o d u t o / í o n   r e a g e n t e e n o mesmo número de elétrons que usamos na equação completa.

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 2

a) C u 2 + + 2 e - → C u s           E R E D 0 = + 0,34   V

Z n ( s ) → Z n 2 + + 2 e -             E O X I 0 = + 0,76   V

C u 2 +   + Z n s ⇌ C u s + Z n 2 + Δ E ° = 0,76 + 0,34 = 1,10   V

Aplicando a equação de Nersnt:

Δ E = Δ E ° - R T n F .   l n ⁡ [ í o n   p r o d u t o ] [ í o n   r e a g e n t e ]

Δ E = 1,1 - 8,314.298 2.96495 .   l n ⁡ 1,0 0,1

Δ E = 1,07   V

Passo 3

b) S n 2 + + 2 e - → S n s           E R E D 0 = - 0,14   V

N i ( s ) → N i 2 + + 2 e -             E O X I 0 = + 0,23   V

S n 2 +   + N i s ⇌ S n s + N i 2 + Δ E ° = 0,23 - 0,14 = 0,09   V

Aplicando a equação de Nersnt:

Δ E = Δ E ° - R T n F .   l n ⁡ [ í o n   p r o d u t o ] [ í o n   r e a g e n t e ]

Δ E = 0,09 - 8,314.298 2.96495 .   l n ⁡ 0,01 0,5

Δ E = 0,14   V

Passo 4

c) 2 H + + 2 e - → H 2 g               E R E D 0 = 0,00     V

Z n ( s ) → Z n 2 + + 2 e -             E O X I 0 = + 0,76   V

Z n ( s ) + 2 H + ⇌ Z n 2 + + H 2 ( g ) Δ E ° = 0,76 + 0,00 = 0,76   V

Aplicando a equação de Nersnt:

Δ E = Δ E ° - R T n F .   l n ⁡ [ í o n   p r o d u t o ] [ í o n   r e a g e n t e ]

Δ E = 0,76 - 8,314.298 2.96495 .   l n ⁡ 1 0,01 ²

Δ E = 0,64   V

Passo 5

d) 2 H + + 2 e - → H 2 g               E R E D 0 = 0,00     V

F e ( s ) → F e 2 + + 2 e -             E O X I 0 = + 0,44   V

2 H + + F e ( s ) ⇌ H 2   + F e 2 +         Δ E ° = 0,44 + 0,00 = 0,44   V

Aplicando a equação de Nersnt:

Δ E = Δ E ° - R T n F .   l n ⁡ [ í o n   p r o d u t o ] [ í o n   r e a g e n t e ]

Δ E = 0,44 - 8,314.298 2.96495 .   l n ⁡ 0,2 1,0 ²

Δ E = 0,46   V

Resposta

a) 1,07 V

b) 0,14 V

c) 0,64 V

d) 0,46 V

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