Questão 26

ITA 2014

Química

(ITA - 2014 - 2ª FASE)

Água líquida neutra (pH = 7,0), inicialmente isenta de espécies químicas dissolvidas, é mantida em um recipiente de vidro aberto e em contato com a atmosfera ambiente sob temperatura constante. Admitindo-se que a pressão parcial do oxigênio atmosférico seja igual a 0,2 atm e sabendo-se que esse gás é solúvel em H2O(ℓ) e que o sistema está em equilíbrio à temperatura de 25 °C, pedem-se:

(a) escrever a equação química balanceada da semirreação que representa o processo de redução de oxigênio gasoso em meio de água líquida neutra e aerada.

(b) determinar o potencial de eletrodo (V_EPH), à temperatura de 25 °C, da semirreação obtida no item (a), considerando as condições estabelecidas no enunciado desta questão.

(c) determinar o valor numérico, expresso em kJ ∙ mol^-1 , da variação de energia livre de Gibbs padrão (∆Gº) da semirreação eletroquímica do item (a).

São dados:

$E^0_{O_2/OH^-} = 0.401;H_{EPH}$

$log = ℓ n/2.303$

$V_{EPH} =$ volt na escala padrão do hidrogênio.

$0.2 = 10^{(0.3-1)}$

Gabarito:

Resolução:

a) $frac{1}{2}O_{2_{(g)}}+2e^-+H_2O_{_{(l)}} ightarrow 2OH^-_{_{(aq)}}$

b) Água neutra possui pH = 7, portanto [OH^-] = 10^-7 M
$E=E^{circ}-frac{0,059}{n}cdot log;Q$

$E=0,401-frac{0,059}{2}cdot logfrac{[OH^-]^2}{(p_{O_2})^{frac{1}{2}}}$

$E=0,401-frac{0,059}{2}cdot logfrac{(10^{-7})^2}{(10^{0,7})^{frac{1}{2}}}$

$E=0,401-frac{0,059}{2}cdot logfrac{(10^{-14})}{(10^{0,35})}$

$E=0,401-frac{0,059}{2}cdot [log{(10^{-14})}-log{(10^{0,35})}]$

$E=0,401-frac{0,059}{2}cdot [14-(-0,35)]$

$E=0,401-frac{0,059}{2}cdot 14,35$

$E=0,804;V$

c) $Delta G=-nFDelta E^{circ}$

$Delta G=-2cdot 96500cdot 0,401$

$Delta G=-77393;kJ ext{ para meio mol}$

$ext{ para 1 mol: }::Delta G=-77393cdot 2;kJ=154786;kJ$

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