A seguir são apresentadas diferentes equações redox que acontecem em meio ácido. A) Faça o balanceamento das reações, B) determine quem oxida e quem reduz, C) Cálcule o potencial de célula e D) Determine a constante de equilíbrio.
IV) H2 O2+Ce^4 + <=ftharpoons O2 ( g )+Ce^3 +
E^0(O2 / H2 O2)=+0,682 V e E^0(Ce^4+ / Ce^3+)=+1,44 V

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício que você trouxe envolve uma reação redox que acontece em meio ácido. A gente precisa fazer quatro coisas:
A) Balancear a reação,
B) Identificar quem está oxidando e quem está reduzindo,
C) Calcular o potencial de célula,
D) Determinar a constante de equilíbrio.
Para isso, vamos usar conceitos de reações redox, potenciais padrão de redução e relação entre potencial e constante de equilíbrio.

Passo 2

Primeiro, vamos balancear a reação dada:
H2O2 + Ce^4+ <=ftharpoons O2 (g) + Ce^3+
Como estamos em meio ácido, vamos balancear por esse meio. Vamos separar em duas meia-reações:
Meia-reação de redução:
Ce^4+ + e^- Ce^3+
Meia-reação de oxidação:
H2O2 O2 + 2H^+ + 2e^-
Agora, igualamos os elétrons trocados. A redução ganha 1 elétron e a oxidação perde 2 elétrons, então multiplicamos a meia-reação de redução por 2:
2Ce^4+ + 2e^- 2Ce^3+
H2O2 O2 + 2H^+ + 2e^-
Somando as duas, os elétrons se cancelam:
H2O2 + 2Ce^4+ O2 + 2Ce^3+ + 2H^+
Pronto, a equação está balanceada!

Passo 3

Agora, vamos identificar quem está oxidando e quem está reduzindo.
Na reação, o Ce^4+ está ganhando elétrons para virar Ce^3+, ou seja, está sendo reduzido. Então, o Ce^4+ é o agente oxidante.
Por outro lado, a H2O2 está perdendo elétrons para formar O2, o que significa que está sendo oxidada. Portanto, a H2O2 é o agente redutor.

Passo 4

Vamos calcular o potencial de célula ( E^circcélulaé). A fórmula é:
E^circcélula = E^circcátodo - E^circânodoéáâ
Aqui, o cátodo é o local da redução ( Ce^4+ Ce^3+) e o ânodo é a oxidação ( H2O2 O2).
Dado que:
E^circ(O2 / H2O2) = +0,682 , V
E^circ(Ce^4+ / Ce^3+) = +1,44 , V
Então:
E^circcélula = 1,44 , V - 0,682 , V = 0,758 , Vé

Passo 5

Por fim, vamos determinar a constante de equilíbrio ( K). A relação entre o potencial de célula e a constante de equilíbrio é dada por:
Deé
De
Igualando as duas equações:
-nFE^circcélula = -RT ln Ké
ln K = nFE^circcélulaRTé
K = e^nFE^circcélulaRTé
Onde:
  • n é o número de elétrons trocados (no caso, 2),
  • F é a constante de Faraday ( 96485 , C/mol),
  • R é a constante dos gases ( 8,314 , J/(mol·K)),
  • T é a temperatura em Kelvin (vamos usar 298 , K).
Calculando:
K = e^2 times 96485 times 0,7588,314 times 298
K = e^146,1662477.572
K = e^59.02 approx 1,6 times 10^25

Resposta

A) A reação balanceada em meio ácido é:
H2O2 + 2Ce^4+ O2 + 2Ce^3+ + 2H^+
B) Ce^4+ age como agente oxidante (é reduzido) e H2O2 como agente redutor (é oxidada).
C) O potencial de célula é 0,758 , V.
D) A constante de equilíbrio é aproximadamente 1,6 times 10^25.

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