Uma célula voltaica é construída, a qual usa a seguinte reação e funciona a 298 K :
\mathrm{Zn}(s)+\mathrm{Ni}^{2+}(a q) \longrightarrow \mathrm{Zn}^{2+}(a q)+\mathrm{Ni}(s)
Qual é a fem dessa célula sob condições-padrão?

Passo 1

O enunciado dá a célula galvânica que opera a 298 K com a reação global
\mathrm{Zn}(s) + \mathrm{Ni}^{2+}(aq) \longrightarrow \mathrm{Zn}^{2+}(aq) + \mathrm{Ni}(s)
Estamos no tema de eletroquímica, mais especificamente no cálculo da força eletromotriz padrão \,E^\circ_{\rm célula}é. Para isso, vamos usar potenciais-padrão de redução dos semielementos e a relação
E^\circ_{\rm célula} = E^\circ_{\rm catodo} - E^\circ_{\rm anodo}.é

Passo 2

Identificamos as semirreações:
Cathode (redução):
\mathrm{Ni}^{2+}(aq) + 2\,e^- \longrightarrow \mathrm{Ni}(s).
Anode (oxidação): reverso da redução de zinco
\mathrm{Zn}(s) \longrightarrow \mathrm{Zn}^{2+}(aq) + 2\,e^-.

Passo 3

Consultando a tabela de potenciais-padrão de redução a 298\,\mathrm K, temos:
E^\circ\bigl(\mathrm{Ni}^{2+}/\mathrm{Ni}\bigr) = -0,25\text{ V},
E^\circ\bigl(\mathrm{Zn}^{2+}/\mathrm{Zn}\bigr) = -0,76\text{ V}.

Passo 4

Para obter E^\circ_{\rm célula}é, usamos
E^\circ_{\rm célula} = E^\circ_{\rm catodo} - E^\circ_{\rm anodo} = E^\circ\bigl(\mathrm{Ni}^{2+}/\mathrm{Ni}\bigr) - E^\circ\bigl(\mathrm{Zn}^{2+}/\mathrm{Zn}\bigr).é
Substituindo os valores:
E^\circ_{\rm célula} = (-0,25\text{ V}) - (-0,76\text{ V}) = +0,51\text{ V}.é

Resposta

A f.e.m. padrão da célula é E^\circ_{\rm célula} = 0,51\text{ V}.é

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