Uma célula galvânica foi utilizada para determinar o pH de uma solução desconhecida, a qual foi colocada no compartimento de eletrodo de hidrogênio. A solução de
e a pressão parcial de
foram mantidas nas condições de estado padrão, a 298 K . A reação da célula é
. A fem medida foi de
.
(a) Calcule o pH da solução desconhecida.
(b) Calcule a fem parsa uma solução em que
e
.
(c) Mostre que o valor obtido no item b está de acordo com o princípio de Le Châtelier.
(a) Calcule o pH da solução desconhecida.
(b) Calcule a fem parsa uma solução em que
(c) Mostre que o valor obtido no item b está de acordo com o princípio de Le Châtelier.
Passo 1
O enunciado dá uma célula galvânica em que o eletrodo de hidrogênio em solução desconhecida (com atividade de
a determinar) está acoplado ao eletrodo de zinco, segundo a reação global
Estamos a
, com
e
em condições padrão, e foi medida uma fem de
.
Conteúdo: usar a equação de Nernst para a célula e aplicar o princípio de Le Châtelier.
Conteúdo: usar a equação de Nernst para a célula e aplicar o princípio de Le Châtelier.
Passo 2
Identificamos as metades de reação e o potencial-padrão da célula:
– Oxidação (ânodo): ,
.
– Redução (catodo): ,
.
Portanto
– Oxidação (ânodo):
– Redução (catodo):
Portanto
A equação de Nernst para a reação global (n
) é
onde
Passo 3
(a) Como
e
, temos
Logo
Substituindo
:
Portanto
Passo 4
(b) Agora
e
(
). Então
e
Passo 5
(c) Pelo princípio de Le Châtelier, aumentar a concentração de
ou diminuir a de
(pH maior) desloca o equilíbrio para a esquerda (favorece os reagentes), o que reduz a fem da célula. Como na situação do item (b)
aumentou de
para
, a fem caiu de
V para
V, exatamente como previsto.
Resposta
(a)
.
(b) .
(c) A diminuição de ao aumentar
e/ou elevar o pH está de acordo com Le Châtelier.
(b)
(c) A diminuição de