Balanceie as equações das reações de oxirredução a seguir, calcule o potencial padrão da célula,
\mathrm{E}^{\circ}
, e decida se cada uma delas é produto-favorecida da maneira como foi escrita. (Todas as reações ocorrem em solução ácida):
\mathrm{Al}_{(\mathrm{s})}+\mathrm{Sn}^{4+}{ }_{(\mathrm{aq})} \rightarrow \mathrm{Sn}^{2+}{ }_{(\mathrm{aq})}+\mathrm{Al}^{3+}{ }_{(\mathrm{aq})}

Passo 1

O enunciado pede para balancear em meio ácido a reação de oxirredução
\mathrm{Al}_{(s)}+\mathrm{Sn}^{4+}_{(aq)} \rightarrow \mathrm{Sn}^{2+}_{(aq)}+\mathrm{Al}^{3+}_{(aq)}
e calcular o potencial padrão de célula \mathrm{E}^\circ, decidindo se, como escrita, a reação é favorecida a produtos. Vamos usar o método das semi-reações e tabelas de potenciais padrão.

Passo 2

Escrevemos as semi-reações não balanceadas com elétrons:
oxidação (Al):
\mathrm{Al}_{(s)} \rightarrow \mathrm{Al}^{3+}_{(aq)} + 3\,\mathrm{e}^-
redução (Sn):
\mathrm{Sn}^{4+}_{(aq)} + 2\,\mathrm{e}^- \rightarrow \mathrm{Sn}^{2+}_{(aq)}
Para igualar elétrons fazemos m.m.c. (3,2)=6: multiplicamos a oxidação por 2 e a redução por 3:
2\,\mathrm{Al}_{(s)} \rightarrow 2\,\mathrm{Al}^{3+}_{(aq)} + 6\,\mathrm{e}^-
3\,\mathrm{Sn}^{4+}_{(aq)} + 6\,\mathrm{e}^- \rightarrow 3\,\mathrm{Sn}^{2+}_{(aq)}
Somando não há H ^+ nem H _2O a ajustar:
2\,\mathrm{Al}_{(s)} + 3\,\mathrm{Sn}^{4+}_{(aq)} \rightarrow 2\,\mathrm{Al}^{3+}_{(aq)} + 3\,\mathrm{Sn}^{2+}_{(aq)}

Passo 3

Tabelas de potenciais padrão fornecem
\mathrm{E}^\circ_{\mathrm{red}}(\mathrm{Sn}^{4+}/\mathrm{Sn}^{2+}) = +0{,}15\\ \mathrm{V}, \quad \mathrm{E}^\circ_{\mathrm{red}}(\mathrm{Al}^{3+}/\mathrm{Al}) = -1{,}66\\ \mathrm{V}.
A reação de alumínio como oxidação tem
\mathrm{E}^\circ_{\mathrm{ox}}(\mathrm{Al}/\mathrm{Al}^{3+}) = -\,\mathrm{E}^\circ_{\mathrm{red}}(\mathrm{Al}^{3+}/\mathrm{Al}) = +1{,}66\\ \mathrm{V}.

Passo 4

O potencial padrão de célula é
\mathrm{E}^\circ_{\text{cel}} = \mathrm{E}^\circ_{\mathrm{red}}(\text{cátodo}) + \mathrm{E}^\circ_{\mathrm{ox}}(\text{ânodo}) = 0{,}15\\ \mathrm{V} + 1{,}66\\ \mathrm{V} = 1{,}81\\ \mathrm{V}.áâ

Passo 5

Como \mathrm{E}^\circ_{\text{cel}}>0, a reação é espontânea na direção escrita, ou seja, favorecida a produtos.

Resposta

2\,\mathrm{Al}_{(s)} + 3\,\mathrm{Sn}^{4+}_{(aq)} \rightarrow 2\,\mathrm{Al}^{3+}_{(aq)} + 3\,\mathrm{Sn}^{2+}_{(aq)} \mathrm{E}^\circ_{\text{cel}} = 1{,}81\\ \mathrm{V}, reação favorecida a produtos.

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