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Química

ITA 2006 Química — Questão 15

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

Eletrodo a: Placa de chumbo metálico mergulhada em uma solução aquosa 1 mol L−11\ \mathrm{mol\ L^{-1}} de nitrato de chumbo.

Eletrodo b: Placa de níquel metálico mergulhada em uma solução aquosa 1 mol L−11\ \mathrm{mol\ L^{-1}} de sulfato de níquel.

Após estabelecido o equilíbrio químico nas condições-padrão, determina-se a polaridade dos eletrodos. A seguir, são adicionadas pequenas porções de KI sólido ao Eletrodo a, até que ocorra a inversão de polaridade do elemento galvânico.

Dados eventualmente necessários: Produto de solubilidade de PbI2\mathrm{PbI_2}: Kps(PbI2)=8,5×10−9K_{ps}(\mathrm{PbI_2}) = 8{,}5 \times 10^{-9}

Potenciais de eletrodo em relação ao eletrodo padrão de hidrogênio nas condições-padrão:

EPb/Pb2+0=−0,13 VE^0_{\mathrm{Pb/Pb^{2+}}} = -0{,}13\ \mathrm{V}; ENi/Ni2+0=−0,25 VE^0_{\mathrm{Ni/Ni^{2+}}} = -0{,}25\ \mathrm{V}; EI−/I20=0,53 VE^0_{\mathrm{I^-/I_2}} = 0{,}53\ \mathrm{V}

Assinale a opção que indica a concentração CORRETA de KI, em mol L−1\mathrm{mol\ L^{-1}}, a partir da qual se observa a inversão de polaridade dos eletrodos nas condições-padrão.

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Gabarito do ITA 2006 Química, questão 15: alternativa A

1×10−21 \times 10^{-2}

O que a questão pede

Aqui o ITA quer ver se você junta Nernst com Kps: o iodeto não reage com o eletrodo, ele derruba a [Pb²⁺] até o potencial do chumbo cair abaixo do níquel.

Por onde começar · passo 1 de 5

Ache a polaridade inicial

Com tudo a 1 mol/L, qual eletrodo é o polo positivo?

Nas condições-padrão, EPb2+/Pb0=−0,13E^0_{\mathrm{Pb^{2+}/Pb}} = -0{,}13 V é maior que ENi2+/Ni0=−0,25E^0_{\mathrm{Ni^{2+}/Ni}} = -0{,}25 V. O chumbo (eletrodo a) é o cátodo, polo positivo; o níquel (eletrodo b) é o ânodo. A fem inicial é 0,120{,}12 V.

A armadilha

Usar n = 1 em vez de n = 2 na equação de Nernst leva a [I⁻] ≈ 10⁻³ (B); esquecer o quadrado de [I⁻] no Kps leva a 10⁻⁴ (C), que é também o valor em que o PbI₂ apenas começa a precipitar.

Quem cai nela marca B, C, E.

-4-3,5-3-2,5-2-1,5-1-0,50-0,35-0,3-0,25-0,2-0,15-0,1-0,050log [I⁻]potencial (V)inversão: [I⁻] = 10⁻²PbI₂ começa a precipitar
  • E do eletrodo de Pb (V)
  • E do eletrodo de Ni (V)
Depois que o PbI₂ precipita, o potencial do chumbo cai 59 mV a cada década de [I⁻]; ele cruza a linha do níquel em log[I⁻] = −2.

Na resolução completa vêm os outros 4 passos, o motivo de cada alternativa estar certa ou errada.

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