2a LISTA [Celulas galvanicas_pilhas]

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Universidade Federal Rural do Semi-Árido 
Centro de Engenharias 
INTERDISCIPLINAR EM CeT / Enga Agrícola e Ambiental 
 
LISTA DE EXERCÍCIO – PILHAS [Células Galvânicas] 
 
Disciplina: Química Aplicada à Engenharia 
Professor: Francisco Wilton Miranda da Silva 
 
1. As células galvânicas podem ser descritas a partir de uma notação abreviada na qual o 
anodo é representado do lado esquerdo e o catodo do lado direito. O símbolo | 
representa a fronteira entre fases e o símbolo || representa uma ponte salina. Dessa 
forma, identifique o anodo e o catodo de cada uma das células galvânicas abaixo e 
calcule o potencial padrão (E0) usando a Tabela de Potenciais-Padrão de redução. 
 
(a) H2(g) | 2H
+(aq) || Cu2+(aq) | Cu(s) 
(b) Mg(s) | Mg2+(aq) || Ag+(aq)| Ag(s) 
(c) Cu(s) | Cu
2+(aq) || Ag
+(aq) | Ag(s) 
(d) Hg(l) | Hg2Cl2(s) | Cl
-(aq) || Hg2
2+(aq) | Hg(l) 
(e) Pt(s) | H2(g) | H
+
(aq) || Cl
–(aq) | Hg2Cl2(s) | Hg(l) 
(f) C(gr) | H2(g) | H
+(aq) || Cl–(aq) | Cl2(g) | Pt(s) 
(g) Ni(s) | Ni2+(aq) || Ag+(aq)| Ag(s) 
(h) Cu(s) | Cu
2+(aq) || Ce
4+(aq) | Ce3+(aq) | Pt(s) 
 
2. Monta-se uma pilha eletroquímica que tem um dos eletrodos de Au3+(aq) | Au(s). Qual 
dos seguintes eletrodos abaixo proporcionará uma pilha com maior E0? Justifique. 
(a) Al3+(aq) | Al(s) 
(b) Mg2+(aq) | Mg(s) 
(c) Zn2+(aq) | Zn(s) 
 
3. Suponha que os seguintes pares redox são unidos para formar uma célula galvânica 
que gere corrente elétrica em condições padrão. Identifique o agente oxidante, o agente 
redutor, o catodo e o anodo, calcule a f.e.m padrão da célula e informe se o processo é 
espontâneo ou não. 
(a) (Co2+/Co) e (Ti3+/Ti2+) 
(b) (H+/H2) e (Ni
2+/Ni) 
(c) (I2/ 2 I
-) e (NO3
- | 4 H+/NO | 2 H2O) 
4. Monta-se uma pilha a 25 oC com eletrodos Zn(s)│Zn
2+
(aq) e Cu(s)│Cu
2+
(aq). 
(a) Escreva a equação das semi-reações de cada eletrodo e informe qual o catodo e qual 
o anodo. 
(b) Escreva a equação global da célula galvânica. 
(c) Calcule E0 e informe se nas condições padrões o processo é espontâneo. 
(d) Se a concentração do Zn2+ for 0,010M e a do Cu2+ for 1,0 M, qual a voltagem da 
pilha? A reação continua sendo espontânea? 
(e) Calcule a f.e.m desta pilha quando [Cu2+] = 10-2 mol/L e [Zn2+] = 10-1 mol/L. 
(f) Calcule a f.e.m desta pilha quando [Zn2+] = [Cu2+]. 
 
5. Uma pilha voltaica opera, a 300 K, com a seguinte reação: 
 
Fe2+(aq) + O2(g) → Fe
3+
(aq) + H2O(l) (meio ácido) 
 
(a) Qual é a f.e.m. desta pilha em condições-padrão? 
(b) Qual será a f.e.m. desta pilha quando [Fe2+] = 2,0 mol/L, [Fe3+] = 0,0010 mol/L, 
PO2 = 0,50 atm e o pH da solução do compartimento catódico for 3,00. 
 
 
6. Sabendo que a energia livre de Gibbs padrão (ΔG0) de uma semi-reação total pode ser 
obtida a partir da soma das energias livres de Gibbs de duas semi-reações que 
combinadas formam a semi-reação desejada, determine o potencial padrão de redução 
do par redox Ce4+/Ce para o qual a semi-reação é: 
Ce4+(aq) + 4 e
- → Ce(s) 
 
Dados (Tabela de Potenciais-Padrão de redução a 25 oC): 
 
Ce3+(aq) + 3 e
- → Ce(s) E
0
red = - 2,48 V 
Ce4+(aq) + e
- → Ce3+(aq) E
0
red = + 1,61 V 
 
 
7. Sabendo que no equilíbrio não é mais produzida corrente elétrica, prove que sem o 
conhecimento das concentrações dos reagentes e dos produtos no equilíbrio, é possível 
determinar a constante de equilíbrio (Keq) conhecendo apenas a temperatura, o potencial 
padrão da célula (E0) e o número de elétrons transferidos numa reação redox. 
 
 
8. A partir da reação redox a 298 K: Fe(s) + Cd
2+
(aq) → Fe
2+
(aq) + Cd(s) 
(a) Determine a constante de equilíbrio para essa reação 
(b) Calcule a concentração de Cd2+(aq) quando a concentração de Fe
2+
(aq) no equilíbrio 
for de 20 mol/L. 
 
9. Uma pilha de concentração é construída com duas semi-células de Zn(s)-Zn
2+
(aq). A 
primeira semi-célula tem [Zn2+] = 1,35 mol/L, e a segunda tem [Zn2+] = 3,75.10-4 
mol/L. 
(a) Qual a semi-célula é o anodo da pilha? 
(b) Qual é o potencial-padrão dessa pilha? 
(c) Qual é a f.e.m da pilha? 
(d) Prove que para uma pilha de concentração com dois eletrodos na mesma 
concentração a f.e.m da pilha é igual a zero. 
 
10. Determine as quantidades desconhecidas (em negrito) das seguintes células a 
298 K. Calcule ΔG0 e ΔG para cada célula. 
 
(a) pH =? [relacionado a concentração de H+(aq)] 
Pt(s) | H2(g, 1 bar) | H+(pH = ??) || Cl
-(aq, 1 mol/L) | Hg2Cl2(s) | Hg(l), E = + 0,33 V 
 
(b) [Ag+] = ? [em mol/L] 
Ni(s) | Ni2+(aq, 2 mol/L) || Ag+(aq, ?? mol/L) | Ag(s), E = + 0,90 V 
 
 
Dica: 
No item a), calcule a [H+] e, em seguida, o pH usando a equação: pH = – log [H+]. 
ΔG = ΔG0 + RTlnQ 
R = 8,314472 J/K.mol