Questão 4. (1 ponto) Em uma prática sobre eletroquímica, uma pilha foi construída combinando-se um eletrodo de calomelano com um eletrodo de cobre, para os quais temse as seguintes semi-reações?
\begin{array}{ll} \mathrm{Hg}_{2} \mathrm{Cl}_{2}(s)+2 e^{-} \rightleftharpoons 2 \mathrm{Hg}(l)+2 \mathrm{Cl}^{-}(a q) & \varepsilon^{o}=+0,268 \mathrm{~V} \\\ \mathrm{Cu}^{2+}+2 e^{-} \rightleftharpoons \mathrm{Cu} & \varepsilon^{o}=+0,339 \mathrm{~V} \end{array}
a) ( 0,25 \mathrm{pts} ) Escreva a reação global da pilha, sabendo que o eletrodo de calomelano é o anodo (eletrodo onde ocorre a oxidação).
b) ( 0,15 \mathrm{pts} ) Determine o potencial padrão da pilha ( \varepsilon^{o} ).

Passo 1

O enunciado fornece duas semi‐reações com seus potenciais-padrão: a do calomelano
\mathrm{Hg}_{2}\mathrm{Cl}_{2}(s)+2e^{-}\rightleftharpoons2\mathrm{Hg}(l)+2\mathrm{Cl}^{-}(aq), \quad\varepsilon^{\circ}=+0,268\:\mathrm{V}
e a do cobre
\mathrm{Cu}^{2+}+2e^{-}\rightleftharpoons\mathrm{Cu}(s), \quad\varepsilon^{\circ}=+0,339\:\mathrm{V}.
Como o calomelano é o ânodo (oxida), precisamos inverter sua semi‐reação e depois combiná-la com a do cobre (cátodo) para obter a reação global, e então calcular o potencial padrão da pilha.

Passo 2

Escrevemos a oxidação que ocorre no ânodo (calomelano), invertendo a semi‐reação fornecida e mudando o sinal de \varepsilon^{\circ}:
\underbrace{2\mathrm{Hg}(l)+2\mathrm{Cl}^{-}(aq)\longrightarrow \mathrm{Hg}_{2}\mathrm{Cl}_{2}(s)+2e^{-}}_{\text{oxidação no ânodo}},\quad \varepsilon^{\circ}_{\text{ox}}=-0,268\:\mathrm{V}.çãâ

Passo 3

Escrevemos a redução que ocorre no cátodo (cobre), mantendo a semi‐reação e seu potencial:
\underbrace{\mathrm{Cu}^{2+}(aq)+2e^{-}\longrightarrow \mathrm{Cu}(s)}_{\text{redução no cátodo}},\quad \varepsilon^{\circ}_{\text{red}}=+0,339\:\mathrm{V}.çãá

Passo 4

Como ambas envolvem 2e^{-}, somamos as duas reações termo a termo e os elétrons se cancelam, resultando na reação global:
2\mathrm{Hg}(l)+2\mathrm{Cl}^{-}(aq)+\mathrm{Cu}^{2+}(aq)\longrightarrow \mathrm{Hg}_{2}\mathrm{Cl}_{2}(s)+\mathrm{Cu}(s).

Passo 5

Para calcular o potencial padrão da pilha, somamos o potencial de redução do cátodo com o de oxidação do ânodo:
\varepsilon^{\circ}_{\text{pilha}} =\varepsilon^{\circ}_{\text{red}}+\varepsilon^{\circ}_{\text{ox}} =+0,339\:\mathrm{V}+(-0,268\:\mathrm{V}) =+0,071\:\mathrm{V}.

Resposta

(a) \displaystyle 2\mathrm{Hg}(l)+2\mathrm{Cl}^{-}(aq)+\mathrm{Cu}^{2+}(aq)\longrightarrow \mathrm{Hg}_{2}\mathrm{Cl}_{2}(s)+\mathrm{Cu}(s).
(b) \varepsilon^{\circ}_{\text{pilha}}=+0,071\:\mathrm{V}.

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