Calcular o valor da constante de equilíbrio em cada um dos seguintes casos:
(b) Br2(g)+Cu(s) 2 Br^-+Cu^2+

Passo 1

O enunciado pede a constante de equilíbrio para a reação de óxido-redução
Br2(g) + Cu(s) ;longrightarrow; 2,Br^- + Cu^2+
O conteúdo envolve eletroquímica e termodinâmica química, pois para um processo redox temos a relação entre o potencial padrão de célula E^circ e a constante de equilíbrio K. Para resolver, precisaremos dos potenciais padrões de redução dos dois semi-equacionamentos, da carga trocada n, da constante de Faraday F, da constante dos gases R e da temperatura T.

Passo 2

Escrevemos os dois semi-equacionamentos de redução (todos em condições padrão):
(cátodo) Br2 + 2,e^- longrightarrow 2,Br^-,, E^circred=1,07 V á
(ânodo, invertido) Cu^2+ + 2,e^- longrightarrow Cu,, E^circred=0,34 V â
Na reação global a prata não aparece, mas notamos que o cobre se oxida e, portanto, usamos seu potencial de redução invertido como ânodo.

Passo 3

O potencial padrão de célula E^circcel é a diferença entre o potencial de redução do cátodo e do ânodo:
E^circcel = E^circred(cátodo) - E^circred(ânodo) = 1,07 - 0,34 = 0,73 V áâ

Passo 4

A termodinâmica relaciona energia livre de Gibbs padrão De<a G^circ com E^circcel e com K:
De<a G^circ = -n,F,E^circcel,
De<a G^circ = -R,T,ln K
Igualando as duas expressões e isolando ln K, obtemos
ln K = n,F,E^circcelR,T

Passo 5

Substituindo n=2, F=9,6485times10^4, C,mol^-1, R=8,314, J,mol^-1K^-1 e T=298,K:
ln K = 2 times 9,6485times10^4 times 0,738,314 times 298 approx 56,8,
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K = exp(56,8)approx 2,9times10^24

Resposta

K approx 3times10^24

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