Identifique qual o agente oxidante e o agente redutor em cada uma das reações abaixo e calcule o potencial da célula composta por estes metais na solução de seu respectivo íon metálico:
\mathrm{Fe}^{2+}\left(\mathrm{E}^{0}-0,44 \mathrm{~V}\right) e \mathrm{H}_{2}\left(\mathrm{E}^{0} 0,00 \mathrm{~V}\right)

Passo 1

O enunciado traz dois potenciais padrão de redução:
\begin{aligned} \mathrm{Fe}^{2+} + 2\mathrm{e}^- &\longrightarrow \mathrm{Fe}(s),\quad E^\circ_{\mathrm{Fe}^{2+}/\mathrm{Fe}} = -\,0{,}44\text{ V},\\\\ 2\mathrm{H}^+ + 2\mathrm{e}^- &\longrightarrow \mathrm{H}_2(g),\quad E^\circ_{\mathrm{H}^+/\mathrm{H}_2} = 0{,}00\text{ V}. \end{aligned}
Vamos usar o conceito de que, em uma célula eletroquímica espontânea, a semi-reação com maior E^\circ atua como redução (cátodo) e a outra como oxidação (ânodo). Depois disso identificamos quem doa elétrons (agente redutor) e quem recebe elétrons (agente oxidante) e calculamos o potencial da célula por
E^\circ_{\text{cel}} = E^\circ_{\text{cátodo}} - E^\circ_{\text{ânodo}}.áâ

Passo 2

Comparando os potenciais, vemos que
E^\circ_{\mathrm{H}^+/\mathrm{H}_2} = 0{,}00\text{ V} > E^\circ_{\mathrm{Fe}^{2+}/\mathrm{Fe}} = -\,0{,}44\text{ V}.
Logo, a redução espontânea ocorre em
2\mathrm{H}^+ + 2\mathrm{e}^- \longrightarrow \mathrm{H}_2(g),
que é o cátodo, e a oxidação no ferro:
\mathrm{Fe}(s) \longrightarrow \mathrm{Fe}^{2+} + 2\mathrm{e}^-,
que é o ânodo.

Passo 3

Na reação global
\mathrm{Fe}(s) + 2\mathrm{H}^+ \longrightarrow \mathrm{Fe}^{2+} + \mathrm{H}_2(g),
quem doa elétrons é o ferro metálico, portanto \mathrm{Fe}(s) é o agente redutor, e quem aceita elétrons é o íon \mathrm{H}^+, portanto \mathrm{H}^+ (ou o par \mathrm{H}^+/\mathrm{H}_2) é o agente oxidante.

Passo 4

Calculamos o potencial padrão da célula:
E^\circ_{\text{cel}} = E^\circ_{\text{cátodo}} - E^\circ_{\text{ânodo}} = 0{,}00\text{ V} - \bigl(-0{,}44\text{ V}\bigr) = +\,0{,}44\text{ V}.áâ

Resposta

Agente oxidante: \mathrm{H}^+ (par \mathrm{H}^+/\mathrm{H}_2)
Agente redutor: \mathrm{Fe}(s)
Potencial padrão da célula: E^\circ_{\mathrm{cel}} = +\,0{,}44\text{ V}

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