Calcule a fem gerada pela célula descrita abaixo quando [Al^3+]=4,0 times 10^-3 mol / L e [I^-]=0,010 mol / L.
2 Al(s)+3 I2(s) longrightarrow 2 Al^3+ (aq)+6 I^- (aq)
TABELA 20.1 Potenciais-padrão de redução em água a 25^circ C
Potencial (V) Semi-reação de redução
+2,87
+1,51 F2(g)+2 e^- longrightarrow 2 F^-(a q)
+1,36 MnO4^-(a q)+8 H^+(a q)+5 e^- longrightarrow Mn^2+(a q)+4 H2 O(l)
+1,33 Cl2(g)+2 e^- longrightarrow 2 Cl^-(a q)
+1,23 Cr2 O7^2-(a q)+14 H^+(a q)+6 e^- longrightarrow 2 Cr^3+(a q)+7 H2 O(l)
+1,06 O2(g)+4 H^+(a q)+4 e^- longrightarrow 2 H2 O(l)
+0,96 Br2(l)+2 e^- longrightarrow 2 Br^-(a q)
+0,80 NO3^-(a q)+4 H^+(a q)+3 e^- longrightarrow NO(g)+2 H2 O(l)
+0,77 Ag^+(a q)+e^- longrightarrow Ag(s)
+0,68 Fe^3+(a q)+e^- longrightarrow Fe^2+(a q)
+0,59 O2(g)+2 H^+(a q)+2 e^- longrightarrow H2 O2(a q)
+0,54 MnO4^-(a q)+2 H2 O(l)+3 e^- longrightarrow MnO2(s)+4 OH(a q)
+0,40 I2(s)+2 e^- longrightarrow 2 C(a q)
+0,34 O2(g)+2 H2 O(l)+4 e^- longrightarrow 4 OH^-(a q)
0 Cu^2+(a q)+2 e^- longrightarrow Cu(s)
-0,28 2 H^+(a q)+2 e^- longrightarrow H(g)
-0,44 Ni^2+(a q)+2 e^- longrightarrow Ni(s)
-0,76 Fe^2+(a q)+2 e^- longrightarrow Fe(s)
-0,83 Zn^2+(a q)+2 e^- longrightarrow Zn(s)
-1,66 2 H2 O(l)+2 e^- longrightarrow H(g)+2 OH(a q)
-2,71 Al^3+(a q)+3 e^- longrightarrow Al(s)
-3,05 Na^+(a q)+e^- longrightarrow Na longrightarrow Na(s)

Passo 1

Beleza, o exercício pede pra gente calcular a fem (ou seja, o potencial da célula eletroquímica) pra reação

quando 2,Al(s) + 3,I2(s) longrightarrow 2,Al^3+(aq) + 6,I^-(aq) e .
Conteúdo: eletroquímica – uso da equação de Nernst. O que vamos precisar:
1) Potenciais-padrão de redução dos dois semi-reagentes, extraídos da tabela.
2) Montar o potencial-padrão da célula é.
3) Usar a equação de Nernst para ajustar esse valor às concentrações dadas.

Passo 2

Identificar as semi-reações e seus I2(s) + 2,e^- longrightarrow 2,I^- (aq),, E^circrm red = +0,40; V de redução (da tabela):
  • Para o par Al^3+ (aq) + 3,e^- longrightarrow Al(s),, E^circrm red = -2,71; V:
    - Para o par :
Como a reação global dá Al(s) sendo oxidado e I₂(s) sendo reduzido, o ânodo (oxidação) é o alumínio e o cátodo (redução) é o iodo.

Passo 3

Calcular o potencial-padrão da célula:
E^circrm célula ;=; E^circrm cat ;-; E^circrm an ;=; (+0,40) - (-2,71) ;=; 3,11; Vé

Passo 4

Agora a gente usa a equação de Nernst pra ajustar às concentrações:
E = E^circrm célula - RTnF,ln Qé
Aqui:
- Q = [Al^3+]^2,[I^-]^6(sólidos puros) = [Al^3+]^2,[I^-]^6 = número total de elétrons trocados = 6 (do balanceamento).
- RTnF = 8,314times2986times96485approx0,004282; V = quociente de reação =
$$Q = \frac{[\mathrm{Al}{3+}]2,[\mathrm{I}-]6}{(sólidos puros)}
= [\mathrm{Al}{3+}]2,[\mathrm{I}-]6.$$
Substituindo ln Q ;=; lnl((4,0times10^-3)^2,(1,0times10^-2)^6r) =ln(1,6times10^-17)approx -38,67 K, E = 3,11 - 0,004282times(-38,67) =3,11 + 0,1656 approx 3,28; V J/(mol·K), C/mol, temos
E
Então

Resposta

A fem gerada pela célula é aproximadamente
boxedE approx 3,28; V

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