Q4) (2 ptos.) Uma célula galvânica foi construída com dois compartimentos e uma ponte salina, tudo a 25 { }^{\circ} \mathrm{C}. No compartimento A , havia uma solução aquosa contendo \mathrm{Fe}^{3+} (aq, 0,10 \mathrm{~mol} \mathrm{~L} \mathrm{~L}^{-1} ) e \mathrm{Fe}^{2+} (aq, 0,010 \mathrm{~mol}\mathrm{L}^{-1} ) e um eletrodo de platina metálica. No compartimento B havia uma solução aquosa de \mathrm{Zn}^{2+} (aq, 0,050 \mathrm{mol} \mathrm{L}^{-1} ) e um eletrodo de zinco metálico.
a) Escreva o diagrama da célula.
b) Qual a reação da célula balanceada e qual a força eletromotriz (fem, potencial) da mesma?
Passo 1
O enunciado descreve uma célula galvânica a 25\circC com dois semi-elementos. No compartimento A temos o par redox \mathrm{Fe}^{3+}/\mathrm{Fe}^{2+} em contato com eletrodo de platina e concentrações \bigl[\mathrm{Fe}^{3+}\bigr]=0,10\;\mathrm{mol\,L^{-1}} e \bigl[\mathrm{Fe}^{2+}\bigr]=0,010\;\mathrm{mol\,L^{-1}}. No compartimento B temos o par \mathrm{Zn}^{2+}/\mathrm{Zn} com \bigl[\mathrm{Zn}^{2+}\bigr]=0,050\;\mathrm{mol\,L^{-1}}.
Conteúdo: montagem de diagrama de célula, potenciais padrão de eletrodo, identificação de anodo e catodo, balanço da reação global e uso da equação de Nernst para calcular a força eletromotriz.
Passo 2
Identificamos as semi-reações e seus potenciais-padrão (25\circC):
Como a semi-reação de Fe tem E^\circ mais positivo, ela atua como catodo (reduz) e a de Zn se inverte para oxidação no anodo. O diagrama de célula (anis em primeiro lugar) fica: