PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 13 (2º semestre · 1º dia · Grupo 1) da 2ª etapa da UFG 2009
Um sistema eletroquímico de três eletrodos (A, B e C) está representado na figura 1. Neste sistema, o aparelho P controla o potencial do eletrodo A, variando de 0 a 3 volts em relação ao eletrodo B. O circuito é fechado com o eletrodo C. Assim, o eletrodo A funciona como uma sonda eletroquímica. A variação do potencial em A produz um sinal que é enviado ao registrador, gerando o gráfico da figura 2.
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|---|---|
| Figura 1 – Sistema eletroquímico | Figura 2 – Resultado obtido no registrador |
Tabela 1 - Dada a tabela de potenciais de redução:
| meia reação de redução | \text{E}^0/\text{V} |
|---|---|
| \ce{Sn^{2+} + 2e^- -> Sn} | -0,14 |
| \ce{Cu^{2+} + 2e^- -> Cu} | +0,34 |
| \ce{I2 + 2e^- -> 2I^-} | +0,54 |
| \ce{Fe^{3+} + e^- -> Fe^{2+}} | +0,77 |
| \ce{Ag^+ + e^- -> Ag} | +0,80 |
| \ce{Hg^{2+} + 2e^- -> Hg} | +0,85 |
| \ce{Br2 + 2e^- -> 2Br^-} | +1,07 |
Tendo em vista o exposto, responda:
a) Com base no gráfico da figura 2, quais íons estão presentes no eletrólito? (2,0 pontos)
b) Com os dados da tabela 1, proponha uma célula galvânica com o maior potencial padrão possível. (3,0 pontos)
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Resolução comentada
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a) O eletrodo B é o de hidrogênio, ou seja, o eletrodo padrão com E^0 = 0{,}00\ \text{V}. Por isso, o potencial varrido em A pode ser comparado diretamente com os E^0 de redução da tabela.
Cada pico de corrente aparece quando o potencial de A atinge o valor em que uma espécie do eletrólito se reduz. Comparando os picos com a tabela:
- 0{,}34\ \text{V}: \ce{Cu^{2+} + 2e^- -> Cu}
- 0{,}77\ \text{V}: \ce{Fe^{3+} + e^- -> Fe^{2+}}
- 0{,}80\ \text{V}: \ce{Ag^+ + e^- -> Ag}
Os valores 0{,}54 (\ce{I2}), 1{,}33 e 2{,}87 não apresentam pico, e 1{,}07 (\ce{Br2}) nem aparece no gráfico. Logo, não há as espécies correspondentes. Em particular, não há \ce{Sn^{2+}} nem \ce{Hg^{2+}} (sem pico em -0{,}14 nem em 0{,}85).
Íons presentes: \ce{Cu^{2+}}, \ce{Fe^{3+}} e \ce{Ag^+}.
b) O maior potencial padrão da pilha, \Delta E^0 = E^0_{\text{cátodo}} - E^0_{\text{ânodo}}, vem de combinar a espécie que mais se reduz com a que mais se oxida:
- cátodo (redução): maior E^0 da tabela, \ce{Br2/Br^-}, com +1{,}07\ \text{V};
- ânodo (oxidação): menor E^0 da tabela, \ce{Sn^{2+}/Sn}, com -0{,}14\ \text{V}.
Semirreações e reação global:
- Ânodo (−): \ce{Sn -> Sn^{2+} + 2e^-}
- Cátodo (+): \ce{Br2 + 2e^- -> 2Br^-}
- Global: \ce{Sn + Br2 -> Sn^{2+} + 2Br^-}
Montagem: uma lâmina de \ce{Sn} imersa em solução de \ce{Sn^{2+}} e um eletrodo inerte (platina) em contato com \ce{Br2} e solução de \ce{Br^-}, ligados por fio externo e ponte salina. Os elétrons vão do Sn para a Pt.
Célula \ce{Sn | Sn^{2+} || Br2 | Br^-} (eletrodo inerte de Pt), com \Delta E^0 = +1{,}21\ \text{V}.
Assuntos: Pilhas e potencial de redução, Reações de oxirredução e balanceamento redox.
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Fonte: UFG 2ª etapa 2009 · 2º semestre · 1º dia · Grupo 1. Prova oficial ↗