- O ácido sulfúrico reage com alguns metais e forma dióxido de enxofre e água. O potencial padrão de redução dessa semirreação é
.
Sabendo que o potencial padrão de redução para
é
, o
potencial padrão da reação global da interação entre o ácido sulfúrico e o crômio sólido, e a soma dos menores valores inteiros dos coeficientes estequiométricos dessa reação global são, respectivamente,
(A)
.
(B)
.
(C)
e 26 .
(D)
e 28 .
(E)
.
potencial padrão da reação global da interação entre o ácido sulfúrico e o crômio sólido, e a soma dos menores valores inteiros dos coeficientes estequiométricos dessa reação global são, respectivamente,
(A)
(B)
(C)
(D)
(E)
Passo 1
O enunciado pede duas coisas:
- Determinar o potencial padrão da reação global entre o ácido sulfúrico (que, em meio ácido, é reduzido formando dióxido de enxofre e água) e o crômio sólido.
- Calcular a soma dos menores valores inteiros dos coeficientes estequiométricos dessa reação global.
Informações fornecidas:
- Potencial padrão de redução da semirreakção envolvendo o ânion sulfato em meio ácido (redução que gera
): . - Potencial padrão de redução da semirreakção do crômio:
Passo 2
Entender o que significam esses potenciais e como combiná-los (aqui explico com calma).
- Cada
dado é um potencial padrão de redução: isto é, do ponto de vista elétrico, é a tendência de uma espécie química ganhar elétrons (ser reduzida). - Numa reação redox total, uma semirreação age como redução (cátodo) e outra como oxidação (ânodo). O potencial padrão da célula é dado por
Explicando: usa-se sempre os potenciais de redução; o cátodo é a semirreação que efetivamente ocorre como redução (mais positiva), e o ânodo é a semirreação que ocorre como oxidação — mas no cálculo usa-se a forma de redução do ânodo (por isso subtrai-se).
- Importante: multiplicar uma semirreação por um inteiro para igualar elétrons NÃO altera seu potencial
. Só se somam as equações após igualar elétrons.
Passo 3
Escrever explicitamente as semirreações de redução envolvidas (a que foi dada para o enxofre e a dada para o crômio).
Semirreação de redução do sulfato em meio ácido (peguei o valor
fornecido no enunciado para esta reação):
Semirreação de redução do crômio (fornecida no enunciado):
Passo 4
Decidir qual semirreação será reduzida e qual será oxidada, comparando os potenciais.
- A semirreação com maior
de redução tem maior tendência a ser reduzida. Aqui . - Logo, a semirreação do sulfato será o cátodo (redução), e o crômio metálico será o ânodo (ou seja, o crômio metálico será oxidado a
). Para representar a oxidação do crômio, invertemos a semirreação de redução do crômio:
Note que o potencial de redução associado a essa semirreação de oxidação é ainda
quando a escrevemos na forma de redução (ou seja, é o potencial que aparece na fórmula de subtração no cálculo).
Passo 5
Balancear elétrons entre as duas semirreações (processo passo a passo).
- A redução do sulfato consome
elétrons por unidade:
- A oxidação do crômio libera
elétrons por átomo:
- Para que os elétrons se cancelem, fazemos o mínimo múltiplo comum entre
e , que é . Portanto: - Multiplicamos a semirreação do sulfato por
(consome elétrons). - Multiplicamos a semirreação do crômio por
(produz elétrons).
- Multiplicamos a semirreação do sulfato por
As semirreações multiplicadas ficam (mostradas em bloco para ficar claro):
Passo 6
Somar as semirreações multiplicadas e cancelar os elétrons para obter a equação global.
- Somando e cancelando os
elétrons:
- Cancelam-se os
dos dois lados, resultando na reação global balanceada:
- Esses coeficientes
são os menores inteiros que balanceiam massa e carga (não há fator comum inteiro que reduza todos eles), portanto são os menores valores inteiros dos coeficientes estequiométricos.
Passo 7
Calcular o potencial padrão da célula usando as potências de redução (fórmula e cálculo).
- A semirreação que ocorre como redução (cátodo) é a do sulfato, com
. - A semirreação que ocorre como oxidação é a do crômio (a forma de redução desta semirreação tem
). Pela fórmula:
Substituindo:
- Observação importante: não multiplicam-se os potenciais quando as semirreações são multiplicadas; o potencial é uma propriedade intensiva, por isso permanece o mesmo.
Passo 8
Calcular a soma dos menores valores inteiros dos coeficientes estequiométricos da reação global.
- Coeficientes na reação final
: - Soma =
.
- Soma =
- Fazendo a soma: