(ProfSM) Assinale a reação química que ocorre espontaneamente em condições padrões:
A) 2 \mathrm{Fe}_{(\mathrm{s})}+3 \mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4(\mathrm{aq})} \rightarrow \mathrm{Fe}_{2}\left(\mathrm{SO}_{4}\right)_{3(\mathrm{aq})}+3 \mathrm{H}_{2(\mathrm{~g})}
B) \mathrm{Cu}_{(\mathrm{s})}+2 \mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4(\mathrm{aq})} \rightarrow \mathrm{CuSO}_{4(\mathrm{aq})}+2 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{(l)}+\mathrm{SO}_{2(\mathrm{~g})}
C) \mathrm{Sn}_{(\mathrm{s})}+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{(l)} \rightarrow \mathrm{SnO}_{(\mathrm{s})}+\mathrm{H}_{2(\mathrm{~g})}
D) 2 \mathrm{KCl}_{(\mathrm{aq})}+\mathrm{Ca}\left(\mathrm{NO}_{3}\right)_{2(\mathrm{aq})} \rightarrow 2 \mathrm{KNO}_{3(\mathrm{aq})}+\mathrm{CaCl}_{2(\mathrm{aq})}
E) \mathrm{I}_{2(\mathrm{~s})}+2 \mathrm{Na}_{2} \mathrm{~S}_{2} \mathrm{O}_{3(\mathrm{aq})} \rightarrow \mathrm{Na}_{2} \mathrm{~S}_{4} \mathrm{O}_{6(\mathrm{aq})}+2 \mathrm{NaI}_{(\mathrm{aq})}
Passo 1
O enunciado pede que a gente identifique, entre cinco reações dadas, qual delas ocorre espontaneamente em condições-padrão (todas as espécies em concentração 1 M, pressão 1 atm e 25\circC). O conteúdo é de eletroquímica e termodinâmica: vamos usar potenciais-padrão de redução, calcular o potencial da célula E^\circ_{\rm cél} e verificar se é positivo (espontâneo) ou não.
Passo 2
Para cada reação redox, escrevemos as meias-reações de redução padrão e consultamos seus E^\circ (tabela de eletrodos-padrão). Depois montamos a célula e calculamos
Embora termodinâmico favorável, essa reação só ocorre com ácido sulfúrico concentrado a quente, não em (1] M.
Reação C
Sn + H_{2}O → SnO + H_{2}
Não é uma simples meia-reação em meio ácido ou básico padrão, e termodinamicamente não é espontânea em 25\circC em água pura.
Reação D
2 KCl (aq) + Ca(NO_{3})₂ (aq) \to 2 KNO_{3} (aq) + CaCl_{2} (aq)
É apenas troca iônica sem formação de fase nova; não há variação de energia livre \Delta G^\circ=0, logo não há “direção espontânea” preferencial.