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ITA · Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA)

Questão discursiva 26 — Química: Eletroquímica — Equação de Nernst e Energia Livre de Gibbs

Química Eletroquímica — Equação de Nernst e Energia Livre de Gibbs

Discursiva ITA Médio

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2014 — Química · Questão 26

Resposta de referência elaborada por resolução técnica — não é o padrão da banca

Texto-base:
Página de dados da prova: constantes (Avogadro 6,02 x 10²³ mol⁻¹; Faraday 9,65 x 10⁴ C · mol⁻¹; volume molar 22,4 L nas CNTP; carga elementar 1,602 x 10⁻¹⁹ C; R = 8,21 x 10⁻² atm · L · K⁻¹ · mol⁻¹ = 8,31 J · K⁻¹ · mol⁻¹ = 1,98 cal · K⁻¹ · mol⁻¹ = 62,4 mmHg · L · K⁻¹ · mol⁻¹; g = 9,81 m · s⁻²), definições (1 atm = 760 mmHg = 101 325 N · m⁻² = 760 Torr; CNTP: 0 °C e 760 mmHg; condições ambientes: 25 °C e 1 atm; condições-padrão: 25 °C, 1 atm e soluções 1 mol · L⁻¹; abreviaturas de estados físicos) e tabela de números atômicos e massas molares de H, B, C, N, O, F, Na, Mg, Al, P, S, Cl, Ar, K, Ti, Cr, Ni, Cu, Zn, As, Se, Ag, Sn, Te, I, Xe, Au e U.

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:

São dados:
E°O₂/OH⁻ = 0,401 VEPH
VEPH = volt na escala padrão do hidrogênio
log = ℓn/2,303
0,2 = 10^(0,30 − 1)
  1. (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.
  2. (b)
    determinar o potencial de eletrodo (VEPH), à temperatura de 25 °C, da semirreação obtida no item (a), considerando as condições estabelecidas no enunciado desta questão.
  3. (c)
    determinar o valor numérico, expresso em kJ · mol⁻¹, da variação de energia livre de Gibbs padrão (∆G°) da semirreação eletroquímica do item (a).

Instrução impressa antes da questão 21: “AS QUESTÕES DISSERTATIVAS, NUMERADAS DE 21 A 30, DEVEM SER RESPONDIDAS NO CADERNO DE SOLUÇÕES. AS QUESTÕES NUMÉRICAS DEVEM SER DESENVOLVIDAS ATÉ O FINAL, COM APRESENTAÇÃO DO VALOR ABSOLUTO DO RESULTADO.”

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