Observe um acumulador ácido de chumbo (bateria de automóvel).
a) Calcule a f.e.m. desse acumulador
b) Demonstre que a f.e.m. desse acumulador só depende da concentração do ácido sulfúrico.
Observação :Concentração de
molar
a) Calcule a f.e.m. desse acumulador
b) Demonstre que a f.e.m. desse acumulador só depende da concentração do ácido sulfúrico.
Passo 1
Beleza, a questão é sobre a bateria chumbo-ácido (tipo de carro). A gente tem duas semi-reações com seus potenciais padrão (E₀), pede:
a) calcular a f.e.m. (E₀ celula)
b) mostrar que a f.e.m. só depende da concentração do H₂SO₄ (dada como 2,0 M).
O conteúdo é Eletroquímica, especificamente a regra de soma de potenciais e a equação de Nernst. Vamos usar:
a) calcular a f.e.m. (E₀ celula)
b) mostrar que a f.e.m. só depende da concentração do H₂SO₄ (dada como 2,0 M).
O conteúdo é Eletroquímica, especificamente a regra de soma de potenciais e a equação de Nernst. Vamos usar:
- E₀ da meia-reação de Pb/PbSO₄ = –0,35 V
- E₀ da meia-reação de PbO₂/PbSO₄ = +1,685 V
- Equação de Nernst para cada eletrodo
- Solidos e água puros têm atividade ≃ 1
Passo 2
Primeiro, a f.e.m. padrão da célula é
Na descarga, o cátodo é a reação de redução do PbO₂ e o ânodo é a reação de oxidação do Pb:
Passo 3
Agora vamos usar Nernst em cada eletrodo para ver como E varia com as concentrações:
- Ânodo (oxidação de Pb):
- Cátodo (redução de PbO₂):
Passo 4
A f.e.m. geral por Nernst é
onde
Passo 5
Se o ácido é
“forte” e totalmente dissocia,
Então
Logo
que é função só de
.
Resposta
a)
b) Pela equação de Nernst a f.e.m. fica
b) Pela equação de Nernst a f.e.m. fica
ou seja, depende somente da concentração
de
.