Questão 12

ITA 2017

Química

(ITA - 2017 - 1ª FASE)

A 25 ºC, o potencial da pilha descrita abaixo é de 0,56 V. Sendo Eº(Cu²⁺/Cu) = + 0,34 V, assinale a opção que indica aproximadamente o valor do pH da solução.

Pt_(s)| H_{2(g, 1 bar)}, H⁺_{(aq, x mol·L^-1)} || Cu²⁺_{(aq, 1,0 mol·L^-1)} | Cu_(s)

6,5

5,7

3,7

2,0

1,5

Gabarito:

3,7

Resolução:

Equação de Nernst:

$Delta E = Delta E^{o}-frac{0,059}{n};logQ$

em que

ΔE ≡ potencial da pilha; ΔE^o ≡ potencial padrão da pilha; n ≡ número de elétrons envolvidos na reação de oxirredução e Q ≡ quociente reacional.

Como o potencial de redução do cobre é maior que o potencial de redução do hidrogênio, na pilha descrita o cobre sofre redução e o hidrogênio sofre oxidação. Equações das semireações:

Redução:

Cu²⁺_(aq) + 2e^- → Cu_(s)

ΔE^o = +0,34 V

Oxidação:

2 H_2(g) → 2 H⁺₍_aq) + 2e^-

ΔE^o = +0,00 V

Equação global:

2 H_2(g) + Cu²⁺_(aq) → 2 H⁺₍_aq) + Cu_(s)

ΔE^o = +0,34 V- 0,00 V = +0,34 V

Dados do enunciado:

ΔE = +0,56 V

[Cu²⁺] = 1mol/L

p_H2 = 1 bar ≅ 1 atm

Substuituição dos valores na equação de Nernst:

$Delta E = Delta E^{o}-frac{0,059}{n};logQ$

$Delta E = Delta E^{o}-frac{0,059}{n};log(frac{[H^{+}]^{2}}{[Cu^{2+}][H_{2}]})$

$0,56= 0,34-frac{0,059}{2};log(frac{[H^{+}]^{2}}{1cdot 1})$

$0,56-0,34= -0,0295;log(frac{[H^{+}]^{2}}{1cdot 1})$

$frac{0,22}{0,0295}= -log[H^{+}]^{2}$

$7,46= -2log[H^{+}]$

$frac{7,46}{2}= -log[H^{+}]$

$pH = -log[H^{+}] = 3,73$

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