QUESTAO 3 ( 20 pts) Digamos que você tenha um par galvànico 5 n\left(0,01 \mathrm{~mol} / \mathrm{L} \mathrm{Sn}^{2+}\right) \mid \mathrm{Ni}\left(1 \mathrm{~mol} / \mathrm{L} \mathrm{Nr}^{2+}\right).
a) Qual será o potencial de reduçăo da pilha formada? ( 7,5 pts)
b) Qual eletrodo é o ánodo e qual è o cátodo? ( 2,5 \mathrm{pts} )

Passo 1

O enunciado dá um par galvânico formado pelos eletrodos
\mathrm{Sn}^{2+}/\mathrm{Sn} com [\mathrm{Sn}^{2+}]=0,01,mol/L e
\mathrm{Ni}^{2+}/\mathrm{Ni} com [\mathrm{Ni}^{2+}]=1,mol/L.
Pede-se (a) o potencial da pilha a 25^\circC e (b) identificar qual é o ânodo e qual é o cátodo.
O conteúdo necessário é eletroquímica de células galvânicas e a equação de Nernst.

Passo 2

Listamos os potenciais padrão de redução a 25\circC:
E^\circ_{\mathrm{Sn}^{2+}/\mathrm{Sn}} = -0,136\text{ V}, \quad E^\circ_{\mathrm{Ni}^{2+}/\mathrm{Ni}} = -0,250\text{ V}.
Como a meia-reação com maior E^\circ será a redução (cátodo) e a outra a oxidação (ânodo), o potencial padrão da pilha é
E^\circ_{\text{pila}} = E^\circ_{\text{cátodo}} - E^\circ_{\text{ânodo}} = (-0,136) - (-0,250) = 0,114\text{ V}.áâ

Passo 3

Aplicamos a equação de Nernst para a reação global
\mathrm{Ni}(s)+\mathrm{Sn}^{2+}(aq)\rightleftharpoons\mathrm{Ni}^{2+}(aq)+\mathrm{Sn}(s),
com n=2 elétrons e quociente de reação
Q = \frac{[\mathrm{Ni}^{2+}]}{[\mathrm{Sn}^{2+}]} = \frac{1}{0,01} = 100.
A equação de Nernst é
E = E^\circ_{\text{pila}} - \frac{0,0592}{n}\log Q = 0,114 - \frac{0,0592}{2}\log 100 = 0,114 - 0,0296 \times 2 = 0,114 - 0,0592 = 0,0548\text{ V}.

Passo 4

Como \mathrm{Sn}^{2+}/\mathrm{Sn} tem E^\circ = -0,136 V (mais positivo) e \mathrm{Ni}^{2+}/\mathrm{Ni} tem E^\circ = -0,250 V (mais negativo),
– o eletrodo de estanho ( \mathrm{Sn}) atua como cátodo (redução),
– e o eletrodo de níquel ( \mathrm{Ni}) atua como ânodo (oxidação).

Resposta

a) E = 0,0548,V
b) ânodo: \mathrm{Ni}/\mathrm{Ni}^{2+}; cátodo: \mathrm{Sn}^{2+}/\mathrm{Sn}

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