Considere a reação química representada pela equação abaixo e sua respectiva força eletromotriz nas condiçõespadrão: Agora, considere que um recipiente contenha todas as espécies químicas dessa equação, de forma que todas as concentrações sejam iguais às das condições-padrão, exceto a de . Assinale a opção que indica a faixa de pH na qual a reação química ocorrerá espontaneamente.
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A princípio, analisando a equação global, podemos escrever o processo como:\begin{matrix}
\ce{4Br- &->& 2Br_2 + 4e-} \\
\ce{O_2 + 4H+ + 4e- &->& 2H2O} \\ \hline
\ce{ O_2 + 4H+ + 4Br- &->&2Br_2 + 2H2O }
\end{matrix}Nesse contexto, observe que o enunciado nos informa sobre as espécies estarem nas condições-padrão, ou seja, todas as espécies - exceto os hídrons - estão a $1\pu{M}$. Dessa forma, aplicando a $\text{equação de Nernst}$, têm-se:\begin{matrix}
\varepsilon = 0,20 - \dfrac{0,06}{4}\log{\ce{[H+]}^{-4}} \\ \\
\varepsilon = 0,20 + 0,06\log{\ce{[H+]}}
\end{matrix}Como o processo deve ser espontâneo, então $\varepsilon >0$, assim:\begin{matrix}
0,20 + 0,06\log{\ce{[H+]}} > 0 \\ \\
-0,06\log{\ce{[H+]}} < 0,20 \\ \\ \ce{pH} <\dfrac{0,20}{0,06} \\ \\ \boxed{\ce{pH} < 3,\bar{3}}
\end{matrix}\begin{matrix}Letra \ (A)
\end{matrix}$\color{orangered}{\text{Obs:}}$ Veja que na equação de Nerst nós fizemos uma aproximação, no caso, para a constante $RT/F = 0,06$. Portanto, nada mais plausível que o resultado seja $\ce{pH} < 3,4$.
