Escrever (i) as reações anódicas e catódicas, (ii) dar a reação total balanceada e (iii) dar a direção espontânea, nas condições padrão:
Passo 1
Beleza, o enunciado pede que a gente trate a reação
sob condições‐padrão, fazendo (i) a meia‐reações anódica e catódica, (ii) a reação total balanceada e (iii) dizendo pra que lado ela tende a acontecer de forma espontânea.
Conteúdo: eletroquímica (reações redox, potenciais padrão, célula eletroquímica). Vamos precisar dos potenciais padrão de redução de cada semi‐reação e de conceitos de anodo/cátodo e E⁰ da célula.
Conteúdo: eletroquímica (reações redox, potenciais padrão, célula eletroquímica). Vamos precisar dos potenciais padrão de redução de cada semi‐reação e de conceitos de anodo/cátodo e E⁰ da célula.
Passo 2
Primeiro, escrevemos as reduções isoladas e seus E° (padrão):
- Cerium:
- Hidrogênio (Eletrodo-padrão):
Essas são as reduções padrão.
Passo 3
Pra saber qual é o cátodo (redução) e qual o ânodo (oxidação), comparamos os
:
- Maior
: Ce⁴⁺/Ce³⁺ (+1,72 V) → vai ser reduzido no cátodo. - Menor
: H⁺/H₂ (0,00 V) → vai ser oxidado (inverso da redução) no ânodo.
Então:
Anodo (oxidação):
Anodo (oxidação):
Cátodo (redução):
Passo 4
Agora balanceamos elétrons:
- A oxidação do hidrogênio libera 2 e⁻.
- A redução do cério consome 1 e⁻.
Multiplicamos a reação do cério por 2 para igualar elétrons:
Oxidação (ânodo):
Redução (cátodo), vezes 2:
Somando:
Cancelamos os elétrons e reorganizamos para comparar com o enunciado (direção contrária):
Passo 5
Calcular
:
Como
, a reação espontânea anda no sentido direto que escrevemos acima (formando Ce⁴⁺ e H₂).
Resposta
(i) Meia‐reações:
Anodo (oxidação):
Catodo (redução):
(ii) Reação total balanceada:
Anodo (oxidação):
Catodo (redução):
(ii) Reação total balanceada:
(iii) Direção espontânea: para a direita (formando
e
) sob condições-padrão.