(2,0 pontos) 7. Considere uma célula eletrolítica para determinação de
. Deseja-se reduzir
de
para
, na presença de
.
Dados:
e
.
Classifique as afirmativas em VERDADEIRO (V) ou FALSO (F).
( ) O potencial do cátodo que é necessário para reduzir
de Cu
para
é
.
( ) É possível remover o
sem reduzir o
também presente na mesma solução.
( ) Não é possível remover o
sem reduzir o
também presente na mesma solução.
( ) O potencial do cátodo que é necessário para reduzir 99,99% de Cu
para
é
.
( ) O potencial inicial do cátodo é
.
Dados:
( ) O potencial do cátodo que é necessário para reduzir
( ) É possível remover o
( ) Não é possível remover o
( ) O potencial do cátodo que é necessário para reduzir 99,99% de Cu
( ) O potencial inicial do cátodo é
Passo 1
Vou listar claramente o que o enunciado nos dá e o que se pede (peguei os dados do enunciado).
- Dados fornecidos:
- Concentração inicial de
: . - Deseja-se reduzir
de . - Concentração de
presente: . - Potenciais padrão:
e . - Equação de Nernst fornecida:
- Concentração inicial de
- O enunciado nos pede classificar como VERDADEIRO (V) ou FALSO (F) cinco afirmações sobre potenciais do cátodo e sobre a possibilidade de reduzir seletivamente
sem reduzir .
Passo 2
Interpretar o que significa reduzir
de
em termos de concentrações.
- Reduzir
significa que sobra da concentração inicial. - Assim a concentração final de
é
Passo 3
Escrever a equação de Nernst para a meia-reação de redução do cobre e identificar
.
- Meia-reação:
. Então . - Para esta meia-reação, o metal sólido tem atividade
, logo na fórmula dada e . - Substituindo na equação de Nernst:
Uma forma equivalente, útil aqui, é
Passo 4
Calcular o potencial inicial do cátodo (com
).
- Valores:
, . - Calcular
: - Então
- Arredondando de forma compatível com os dados do enunciado:
Passo 5
Calcular o potencial do cátodo necessário para que
(isto é, reduzir
).
- Usando a mesma fórmula:
- Calcular
. - Então
- Arredondando:
Passo 6
Calcular o potencial de redução do
nas condições dadas (
) para comparar.
- Meia-reação:
. Então . - Usando Nernst (atividade do metal sólido = 1):
- Valores:
e . -
. Então - Arredondando:
Passo 7
Interpretar os resultados e concluir sobre a redução seletiva.
- Intuitivamente (e termodinamicamente), um íon é mais facilmente reduzido quanto mais positivo for seu potencial de redução de equilíbrio: se a diferença
for positiva, a redução é termodinamicamente favorecida. - Para remover
até a concentração final desejada é necessário levar o cátodo a cerca de . - O potencial de equilíbrio para
nas condições dadas é muito mais positivo: . Isso significa que, à medida que o cátodo estiver em (ou mais negativo), a redução de também estará termodinamicamente favorável — na verdade ainda mais favorecida que a redução do cobre. - Conclusão termodinâmica: não é possível reduzir seletivamente
até sem também reduzir presente, porque o potencial requerido para o cobre é muito mais negativo que o potencial de equilíbrio do ferro; assim o ferro será reduzido também (a menos que se usem artifícios práticos de cinética/complexação que não foram mencionados no enunciado). - Observação: em situações experimentais reais a cinética e a presença de complexantes podem permitir alguma seletividade, mas o enunciado dá só dados termodinâmicos — então a resposta considerada aqui é termodinâmica.
Resposta
V
F
V
F
V
F
V
F
V