Uma das reações mais importantes para o processo de corrosão em meio ácido é:
Fe(s)+2 H^+(aq)+12 O2(g) Fe^2+(aq)+H2 O(l)
Responda as seguintes questōes referentes a este processo químico:
© Qual o trabalho elétrico máximo que este sistema pode realizar nessas condições?
(1,0 pt)

Passo 1

Beleza, vamos lá! A gente tem uma reação química importante que acontece quando o ferro (Fe) sofre corrosão em um ambiente ácido. A questão pede para descobrir o trabalho elétrico máximo que esse sistema pode realizar. Para resolver isso, vamos usar conceitos de eletroquímica, especificamente a relação entre a energia livre de Gibbs e o trabalho elétrico máximo que uma célula eletroquímica pode produzir.

Passo 2

Primeiro, precisamos entender que o trabalho elétrico máximo que uma reação pode realizar está relacionado à variação da energia livre de Gibbs ( De) da reação. A fórmula que relaciona essas grandezas é:
Welétrico^máx = -Deáé
Isso significa que a energia livre de Gibbs da reação nos dá o máximo de trabalho elétrico que pode ser obtido.

Passo 3

Para encontrar De, usamos a equação:
De
Onde:
  • n é o número de mols de elétrons transferidos na reação.
  • F é a constante de Faraday, que vale aproximadamente 96485 , C/mol.
  • E^circ é a diferença de potencial padrão da célula.

Passo 4

Vamos identificar n na reação dada:
Fe(s) + 2 H^+(aq) + 12 O2(g) Fe^2+(aq) + H2 O(l)
O ferro passa de 0 a +2, então n = 2 mols de elétrons.

Passo 5

Agora, precisamos do potencial padrão ( E^circ) da reação. Supondo que seja fornecido ou podemos usar tabelas de potenciais padrão. Vamos supor que E^circ = 0,77 , V para essa reação.

Passo 6

Substituindo os valores na equação de De:
De

Passo 7

Agora, o trabalho elétrico máximo é:
Welétrico^máx = -Deáé

Resposta

O trabalho elétrico máximo que o sistema pode realizar nessas condições é de aproximadamente 148,6 kJ/mol.

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