Calcule a constante de equilíbrio para a reação representada pela equação:
Passo 1
O enunciado pede para calcular a constante de equilíbrio para a reação
Informações relevantes dadas pelo enunciado:
Não foram fornecidas temperaturas ou potenciais; vamos assumir condições-padrão (
) e usar potenciais padrão conhecidos para os pares redox envolvidos.
Passo 2
Identificar as semi-reações de oxirredução e seus potenciais-padrão (valores de tabela, condições padrão):
semi-reações de redução relevantes:
semi-reações de redução relevantes:
Esses são valores-padrão de eletrodo retirados de tabelas usuais (tabelas padrão de potenciais de redução).
Passo 3
Determinar qual semi-reação é redução (catodo) e qual é oxidação (anodo) na reação dada. A equação global mostra que
é reduzido a
e o cobre metálico é oxidado a
. Portanto:
- catodo (redução):
. - anodo (oxidação):
.
Calcular o número total de elétrons trocados (
). Balanceando elétrons: cada
consome 1 e-, e há 2 dessas reações na equação global; a oxidação do Cu libera 2 e-. Logo:
Passo 4
Calcular o potencial padrão da pilha
pela diferença entre o potencial de redução do catodo e o do anodo:
Substituindo os valores:
Passo 5
Lembrar da relação entre energia livre padrão, potencial de célula e constante de equilíbrio. As fórmulas chave são:
e
onde
é o número de elétrons trocados,
é a constante de Faraday (
),
é a constante dos gases (
),
é a temperatura absoluta (assumimos
),
e é a constante de equilíbrio procurada.
e
Igualando as duas expressões para
obtém-se:
Passo 6
Substituir os valores numéricos para calcular
. Usando
,
,
,
e
:
Calculemos passo a passo:
Portanto
Passo 7
Converter
em
:
Para obter em potência de 10 é útil usar
com
:
Logo
Interpretação rápida:
é muito grande, o que indica que, em condições padrão, o equilíbrio favorece fortemente os produtos (
e
).