Marque as opçőes verdadeíras com V e as falsas com F sobre a seguinte célula eletroquímica nas condições padrőes:
\mathrm{Pt}(\mathrm{s})\left|\mathrm{Fe}^{24}(\mathrm{aq})\right| \mathrm{Fe}^{34}(\mathrm{aq}) / / \mathrm{MnO}_{4}^{-}(\mathrm{aq}), \mathrm{OH}^{-}(\mathrm{aq}), \mathrm{MnO}_{2}(\mathrm{~s}) \mid \mathrm{Pt}(\mathrm{s})
( ) Processo é galvânico
( ) Energia livre padrão do processo é posítive
( ) \mathrm{Fe}^{24} (aq) é o cátodo
( ) potencial padrão de célula é 1,36 \mathrm{~V}
( ) potencial padrâo de célula é e 0,18 \mathrm{~V}
( ) a semirreação de redução é: \mathrm{MnO}_{4}^{-}(\mathrm{aq})+5 \mathrm{e}^{-}+8 \mathrm{H}^{+}(\mathrm{aq}) \rightarrow \mathrm{Mn}^{2+}(\mathrm{aq})+4 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{l})
( ) os reagentes da reação são: 3 \mathrm{Fe}^{3 *}(\mathrm{aq})+\mathrm{MnO}_{2}(\mathrm{~s})+4 \mathrm{HO}^{-}(\mathrm{aq})
( ) a semirreação do anodo é: 3 \mathrm{Fe}^{0} \rightarrow 3 \mathrm{Fe}^{2+}(\mathrm{aq})+3 \mathrm{e}^{-}
( ) a semirreação do anodo é: 3 \mathrm{Fe}^{2+} \rightarrow 3 \mathrm{Fe}^{3+}(\mathrm{aq})+3 \mathrm{e}^{-}

Passo 1

O enunciado dá a célula padrão
\mathrm{Pt}(s)\mid \mathrm{Fe}^{2+}(aq)\mid \mathrm{Fe}^{3+}(aq)\;/\!/\;\mathrm{MnO}_{4}^{-}(aq),\,\mathrm{OH}^{-}(aq),\,\mathrm{MnO}_{2}(s)\mid \mathrm{Pt}(s)
Vamos identificar as semirreações, seus potenciais padrão e calcular E^\circ_{\text{célula}}é e \Delta G^\circ.

Passo 2

Listamos os potenciais padrão de redução (em meio básico):
\begin{aligned} \mathrm{Fe}^{3+} + e^- &\longrightarrow \mathrm{Fe}^{2+},\quad E^\circ = +0{,}77\text{ V},\\\ \mathrm{MnO}_4^- + 2\,\mathrm{H}_2O + 3\,e^- &\longrightarrow \mathrm{MnO}_2 + 4\,\mathrm{OH}^-,\quad E^\circ = +0{,}59\text{ V}. \end{aligned}

Passo 3

O cátodo é a semirreação com maior E^\circ, e o ânodo a com menor. Assim
E^\circ_{\text{cátodo}} = 0{,}77\text{ V},\quad E^\circ_{\text{ânodo}} = 0{,}59\text{ V}.áâ
O potencial da célula é
E^\circ_{\text{célula}} = E^\circ_{\text{cátodo}} - E^\circ_{\text{ânodo}} = 0{,}59 - 0{,}77 = -0{,}18\text{ V},éáâ
logo E^\circ_{\text{célula}}<0é, não é um processo galvânico.

Passo 4

O número de elétrons trocados na reação global é n=3. A energia livre padrão é
\Delta G^\circ = -\,n\,F\,E^\circ_{\text{célula}} = -\,3 \times F \times (-0{,}18\text{ V}) = +\,52{,}2\text{ kJ/mol},é
positivo, confirmando que a reação não é espontânea.

Passo 5

A semirreação de oxidação (ânodo) é
3\,\mathrm{Fe}^{2+} \longrightarrow 3\,\mathrm{Fe}^{3+} + 3\,e^-,
e a de redução (cátodo) é
\mathrm{MnO}_4^- + 2\,\mathrm{H}_2O + 3\,e^- \longrightarrow \mathrm{MnO}_2 + 4\,\mathrm{OH}^-.

Passo 6

A reação global, somando as duas semirreações, fica
3\,\mathrm{Fe}^{2+} + \mathrm{MnO}_4^- + 2\,\mathrm{H}_2O \longrightarrow 3\,\mathrm{Fe}^{3+} + \mathrm{MnO}_2 + 4\,\mathrm{OH}^-.

Resposta

( ) Processo é galvânico ;F
( ) Energia livre padrão do processo é positiva ;V
( ) \mathrm{Fe}^{2+} (aq) é o cátodo ;F
( ) potencial padrão de célula é 1,36\text{ V} ;F
( ) potencial padrão de célula é 0,18\text{ V} ;F
( ) a semirreação de redução é: \mathrm{MnO}_{4}^{-}+5\,e^{-}+8\,H^{+}\rightarrow \mathrm{Mn}^{2+}+4\,H_{2}O ;F
( ) os reagentes da reação são: 3\,\mathrm{Fe}^{3+}+\mathrm{MnO}_{2}+4\,\mathrm{OH}^{-} ;F
( ) a semirreação do anodo é: 3\,\mathrm{Fe}^{0}\rightarrow3\,\mathrm{Fe}^{2+}+3\,e^{-} ;F
( ) a semirreação do anodo é: 3\,\mathrm{Fe}^{2+}\rightarrow3\,\mathrm{Fe}^{3+}+3\,e^{-} ;V

Exercícios relacionados