Questão 20

ITA 2009

Química

(ITA - 2009)

Um elemento galvânico é constituído pelos eletrodos abaixo especificados, ligados por uma ponte salina e conectados a um voltímetro de alta impedância.

Eletrodo I: fio de platina em contato com 500 mL de solução aquosa 0,010 moI L^-1 de hidróxido de potássio;

Eletrodo II: fio de platina em contato com 180 mL de solução aquosa 0,225 moI L^-1 de ácido perclórico adicionado a 320 mL de solução aquosa 0,125 moI L^-1 de hidróxido de sódio.

Admite-se que a temperatura desse sistema eletroquímico é mantida constante e igual a 25°C e que a pressão parcial do oxigênio gasoso dissolvido é igual a 1 atm. Assinale a opção CORRETA com o valor calculado na escala do eletrodo padrão de hidrogênio (EPH) da força eletromotriz, em volt, desse elemento galvânico. Dados: (EPH); (EPH)

1,17

0,89

0,75

0,53

0,46

Gabarito:

0,53

Resolução:

Segundo o enunciado, a reação do eletrodo I é: $O_{2} + 4,H^{+} + 4,e^{-} ightarrow 2 H_{2}O$ , e $E^{0}_{red}(I)=1,23,V$ .

Somando quatro hidroxilas ( $OH^{-}$ ) em ambos os lados da equação química, temos:

$O_{2} + 4,H^{+}+4,OH^{-} + 4,e^{-} ightarrow 2 H_{2}O + 4,OH^{-}$

$O_{2} + 4,H_{2}O + 4,e^{-} ightarrow 2 H_{2}O + 4,OH^{-}$

Com isso, a reação do eletrodo II é: $O_{2} + 2,H_{2}O + 4,e^{-} ightarrow 4,OH^{-}$ , e $E^{0}_{red}(II)=0,40,V$ .

Juntando ambas as semirreações, temos a equação global da pilha abaixo.

$egin{matrix} (I) & O_{2} + 4,H^{+} + 4,e^{-} ightarrow 2,H_{2}O & E_{red}^{0}=1,23,V\ (II) & 4,OH^{-} ightarrow O_{2} +2,H_{2}O+4,e^{-} & E_{oxi}^{0}=-0,40,V end{matrix}$

$egin{matrix} global & 4,H^{+} + 4,OH^{-} ightarrow 4,H_{2}O & E^{0}=1,23-0,40=0,83,Vend{matrix}$

Quatro elétrons na reação fluem pela célula eletroquímica. Como a fem de uma pilha não é uma grandeza estequiométrica, a reação abaixo:

$egin{matrix} H^{+} + OH^{-} ightarrow H_{2}O & E^{0}=0,83,Vend{matrix}$ também possui a mesma fem, mas apenas um elétron na reação flui pela célula eletroquímica.