Desenhe diagramas de:
a. Uma célula em que
fundido é eletrolisado
b. Uma célula voltaica em que a reação é
Nas duas células, indique o ânodo e o cátodo, e o sentido em que fluem os elétrons e os íons.
Consulte os potenciais padrão de redução dados a seguir para responder as questões que se seguem.
a. Uma célula em que
b. Uma célula voltaica em que a reação é
Consulte os potenciais padrão de redução dados a seguir para responder as questões que se seguem.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A questão pede para a gente desenhar dois tipos de células eletroquímicas e identificar algumas partes importantes delas. A gente vai trabalhar com:
a. Uma célula de eletrólise usando cloreto de cálcio fundido ( ).
b. Uma célula voltaica com a reação dada.
Para resolver isso, vamos precisar entender os conceitos de ânodo, cátodo, e como os elétrons e íons se movem nessas células. Além disso, vamos usar os potenciais padrões de redução para identificar qual eletrodo é qual.
a. Uma célula de eletrólise usando cloreto de cálcio fundido (
b. Uma célula voltaica com a reação dada.
Para resolver isso, vamos precisar entender os conceitos de ânodo, cátodo, e como os elétrons e íons se movem nessas células. Além disso, vamos usar os potenciais padrões de redução para identificar qual eletrodo é qual.
Passo 2
Primeiro, vamos falar sobre a célula de eletrólise com
fundido. Eletrólise é o processo inverso das células voltaicas: a gente aplica uma corrente elétrica para causar uma reação química que não ocorreria espontaneamente.
Passo 3
Na eletrólise, o ânodo é o eletrodo onde ocorre a oxidação (perda de elétrons) e o cátodo é onde ocorre a redução (ganho de elétrons). Como estamos eletrólisando
fundido, que se dissocia em íons
e
.
Passo 4
No ânodo, os íons cloreto (
) perdem elétrons para formar cloro gasoso (
):
No cátodo, os íons cálcio (
) ganham elétrons para formar cálcio metálico (
):
Passo 5
Agora, vamos desenhar o diagrama:
- Dois eletrodos mergulhados no
fundido. - No ânodo (positivo), indica-se a liberação de elétrons e formação de
. - No cátodo (negativo), indica-se a absorção de elétrons e formação de
. - Os elétrons fluem do ânodo para o cátodo através do circuito externo.
- Os íons
vão para o cátodo e os íons vão para o ânodo dentro da célula.
Passo 6
Agora, vamos para a célula voltaica com a reação:
Em uma célula voltaica, a reação ocorre espontaneamente, gerando eletricidade.
Passo 7
Primeiro, identificamos qual metal está sendo oxidado e qual está sendo reduzido. O chumbo (
) está perdendo elétrons e se tornando
, então é o ânodo. A prata (
) está ganhando elétrons e se tornando
, então é o cátodo.
Passo 8
Vamos usar os potenciais padrão de redução para confirmar:
- Para
, - Para
,
Como o ânodo tem potencial menor, confirma que o Pb está sendo oxidado.
Passo 9
Desenhando o diagrama da célula voltaica:
- Dois eletrodos separados: um de chumbo e outro de prata.
- O ânodo de Pb está no compartimento onde ocorre a oxidação.
- O cátodo de Ag está no outro compartimento onde ocorre a redução.
- Uma ponte salina ou membrana permite a movimentação dos íons para balancear a carga.
- Os elétrons fluem do ânodo para o cátodo através do fio externo, gerando corrente elétrica.
Passo 10
Indicando o fluxo:
- Elétrons fluem do ânodo (Pb) para o cátodo (Ag).
- Íons
se movem para a solução no ânodo. - Íons
migram para o cátodo para receber elétrons e se transformar em prata metálica.
Resposta
Assim, desenhando as duas células conforme descrito e indicando claramente os ânodos, cátodos, e os fluxos de elétrons e íons, conseguimos resolver o exercício!