Escrever (i) as reações anódicas e catódicas, (ii) dar a reação total balanceada e (iii) dar a direção espontânea, nas condições padrão:
mathrmCe^3+ (aq)+H(aq)^+ <=ftharpoons Ce^4+ (aq)+H(g)

Passo 1

Beleza, o enunciado pede que a gente trate a reação
Ce^3+(aq) + H^+(aq) <=ftharpoons Ce^4+(aq) + H2(g)
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.

Passo 2

Primeiro, escrevemos as reduções isoladas e seus E° (padrão):
  1. Cerium:
Ce^4+ + e^- longrightarrow Ce^3+ E°red = +1,72 V
  1. Hidrogênio (Eletrodo-padrão):
2,H^+ + 2e^- longrightarrow H2 E°red = 0,00 V
Essas são as reduções padrão.

Passo 3

Pra saber qual é o cátodo (redução) e qual o ânodo (oxidação), comparamos os 2,H^+ ;+; 2e^- long<=ftarrow H2 Rightarrow H2 longrightarrow 2,H^+ + 2e^- :
  • Maior Ce^4+ + e^- longrightarrow Ce^3+ : 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):
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):
H2 ;longrightarrow; 2,H^+ + 2e^-
Redução (cátodo), vezes 2:
2l(Ce^4+ + e^- longrightarrow Ce^3+r) ;equiv; 2,Ce^4+ + 2e^- longrightarrow 2,Ce^3+
Somando:
H2 + 2,Ce^4+ ;longrightarrow; 2,H^+ + 2e^- + 2,Ce^3+
Cancelamos os elétrons e reorganizamos para comparar com o enunciado (direção contrária):
2,Ce^3+ + 2,H^+ ;longrightarrow; 2,Ce^4+ + H2

Passo 5

Calcular E° = (+1,72 V) - (0,00 V) = +1,72 V é:
Como , a reação espontânea anda no sentido direto que escrevemos acima (formando Ce⁴⁺ e H₂).

Resposta

(i) Meia‐reações:
Anodo (oxidação): 2,Ce^3+ + 2,H^+ longrightarrow 2,Ce^4+ + H2
Catodo (redução):
(ii) Reação total balanceada:
(iii) Direção espontânea: para a direita (formando e ) sob condições-padrão.

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