De acordo com a pilha construída a 298 K em meio básico, responda os itens a seguir:
Sabendo que as concentrações dos componentes são iguais a: [MnO4^-(a q)]=2,0 M ;[OH^-(a q)]=2,0 M ;[MnO2(s)]=2,0 M; [B r2(s)]=1,0 times 10^-5 M ;[B r(a q)^-]=1,0 M ;[H2 O(l)]=2,0 M
a) Indique o eletrodo que sofre oxidação, o eletrodo que sofre redução, quem é o catodo e o anodo. Justifique.
b) Qual o potencial da pilha?
c) Calcule a energia livre de Gibbs e indique se indique se é um processo espontâneo ou não espontâneo. Dado que a constante de Faraday é igual a 96.500 C / mol.
Passo 1
O enunciado descreve uma pilha construída a 298 K em meio básico com o arranjo
MnO4(aq)^-;l|;MnO2(s),e^-;l|;Br2(s);l|;Br(aq)^-
e pede:
a) identificar qual eletrodo é oxidado e qual é reduzido (anodo e cátodo);
b) calcular o potencial da pilha usando as concentrações fornecidas;
c) determinar a energia livre de Gibbs e dizer se o processo é espontâneo.
Conteúdo: eletroquímica (meio básico), potenciais padrão, equação de Nernst e De<aG.
Passo 2
Escrevemos as semi-reações em meio básico e anotamos seus potenciais padrão (E^circ vs SHE):
Redução permanganatotodióxido de manganês:
Br2 + 2,e^- longrightarrow 2,Br^-, E^circBr = +1,065 V
Passo 3
Comparamos E^circ das duas semi-reações. A mais positiva (+1,065 V) corresponde à redução de Br2, logo essa semi-reação ocorrerá no cátodo.
A outra (+0,59 V) será invertida e ocorrerá no ânodo como oxidação:
Balanceamos elétrons para obter a reação global. São 3e^- na semi-reação de Mn e 2e^- na do Br, o mínimo comum é 6e^-. Multiplicamos a primeira por 2 e a segunda por 3: 2times(Mn-semi):
a) No ânodo ocorre a oxidação de MnO2 para MnO4^-. No cátodo ocorre a redução de Br2 a Br^-.
b) Eapprox0,32 V
c) De<a Gapprox -1,85times10^5 J/mol, espontâneo.