Considere um elemento galvânico formado pelos dois eletrodos (I e II), abaixo especificados e mantidos separados por uma ponte salina.
Eletrodo I: chapa retangular de zinco metálico parcialmente mergulhada em uma solução aquosa de cloreto de zinco;
Eletrodo II: chapa retangular de platina metálica parcialmente mergulhada em uma solução aquosa de ácido clorídrico de , isenta de oxigênio e sob pressão parcial de gás hidrogênio de .
Assinale a opção CORRETA que expressa o valor calculado aproximado, na escala do eletrodo padrão de hidrogênio (EPH), da força eletromotriz, em volt, desse elemento galvânico atuando à temperatura de , sabendo-se que e (EPH).
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A questão em si é bem direta, a priori, temos uma célula galvânica, ou seja, um processo espontâneo. Adiante, nos é informado dois eletrodos, sendo um de zinco numa solução aquosa de cloreto de zinco, assim como um eletrodo - inerte - de platina em meio aquoso ácido. Nessa perspectiva, ainda se informa que a escala é do eletrodo padrão de hidrogênio, ou seja:\begin{matrix}
\ce{2H+ + 2e- -> H2 &,& E^{\circ} = 0 \ V}
\end{matrix}Assim, o problema segue solicitando a $ddp$ da célula conforme as condições empregadas, isto é, a aplicação da equação de Nernst.
Com isso, vamos começar montando a célula galvânica. A princípio, creio que o mais direto é assumir a participação do zinco devido os dados do enunciado, queremos um potencial positivo - esta célula precisa funcionar - então o eletrodo de zinco deve oxidar. Por outro lado, algo deve reduzir no segundo eletrodo, em que só há duas espécies possíveis: os íons cloro e os hídrons. Não é difícil verificar que são os hídrons, não só por o cloro ser um agente oxidante e apresentar expressiva eletronegatividade, mas pôr o enunciado reiterar os hídrons com o $\text{pH}$ e a pressão parcial do hidrogênio. (Além de claro, o eletrodo em questão ser uma alusão ao eletrodo de hidrogênio.) Portanto, temos as seguintes semirreações:\begin{matrix}
\ce{Ânodo: & Zn_{(s)} &->& Zn^{2+}_{(aq)} + 2e- &,& E^{\circ}_{Zn/Zn^{2+}} &=& 0,76 \ V} \\
\ce{Cátodo: & H^{2+}_{(aq)} + 2e- &->& H2_{(g)} &,& E^{\circ}_{H^{2+}/H_2} &=& 0 \ V} \\ \hline
\ce{Célula: & Zn_{(s)} + H^{2+}_{(aq)} &->& H2_{(g)} + Zn^{2+}_{(aq)}&,& E^{\circ}_{célula} &=& 0,76 \ V}
\end{matrix}Agora, o problema se resume em aplicar a equação de Nernst:\begin{matrix}
\ce{E_{célula} = E^{\circ}_{célula}} - \dfrac{0,06}{2} \log{\left(\dfrac{\ce{[Zn^{2+}] P_{H2}}}{\ce{[H+]^2}} \right)}
\end{matrix}\begin{matrix}
\ce{E_{célula}} = 0,76 - 0,03 \log{\left(10^{-3} \cdot 0,5 \cdot \ce{[H+]^{-2}} \right)}
\end{matrix}Observe que enunciado fornece o $\text{pH}$, ou seja:\begin{matrix}
-\log{\ce{[H+]}} = 2 &\therefore& \log{\ce{[H+]^{-2}}} = 4
\end{matrix}Continuando,\begin{matrix}
\ce{E_{célula}} = 0,76 - 0,03 (\log{10^{-3}} + \log{2^{-1}} + \log{\ce{[H+]^{-2}}} )
\end{matrix}\begin{matrix}
\ce{E_{célula}} = 0,76 - 0,03 (0,7)
\end{matrix}\begin{matrix}
\boxed{\ce{E_{célula}} = 0,74 \ \pu{V}}
\end{matrix}\begin{matrix}Letra \ (C)
\end{matrix}