(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}é 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
E^\circ_{\rm cél} = E^\circ_{\rm cátodo} - E^\circ_{\rm ânodo}.éáâ
Se E^\circ_{\rm cél}>0é, a reação é espontânea.

Passo 3

Analisando cada caso:
Reação A
2 Fe +6 H^{+} \to 2\) F\(e^{3} ^{+}+3 H_{2}\) Meias-reações e potenciais-padrão: \[\begin{cases} \text{Fe}^{3+} + 3e^- \to \text{Fe}, & E^\circ = -0{,}036\text{ V},\\\\ 2\text{H}^+ + 2e^- \to \text{H}_2, & E^\circ = 0\text{ V}. \end{cases}
Para 3 elétrons:
E^\circ_{\rm cél} = 0 - (-0{,}036) = +0{,}036\text{ V},é
positivo mas muito pequeno e, na prática, o ácido diluído só reduz Fe a F e^{2}\]⁺, não a F\[e^{3}⁺.
Reação B
Cu +2 HS O_{4} ^{-}+2 H^{+} → C u^{2} ^{+}+ S O_{2} +2 H_{2}O
Meias-reações:
\begin{cases} \text{Cu}^{2+} + 2e^- \to \text{Cu}, & E^\circ = +0{,}337\text{ V},\\\\ 2\text{HSO}_4^- + 2e^- \to \text{SO}_2 + 2\text{H}_2\text{O}, & E^\circ = +0{,}169\text{ V}. \end{cases}
E^\circ_{\rm cél} = 0{,}169 - (-0{,}337) = +0{,}506\text{ V}.é
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(N O_{3})₂ (aq) \to 2 KN O_{3} (aq) + CaC l_{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.
Reação E \displaystyle \mathrm{I_2} + 2\,\mathrm{S_2O_3^{2-}} \to 2\,\mathrm{I^-} + \mathrm{S_4O_6^{2-}}
Meias-reações:
\begin{cases} \mathrm{I_2} + 2e^- \to 2\,\mathrm{I^-}, & E^\circ = +0{,}535\text{ V},\\\ \mathrm{S_4O_6^{2-}} + 2e^- \to 2\,\mathrm{S_2O_3^{2-}}, & E^\circ = +0{,}087\text{ V}. \end{cases}
Invertendo a segunda (ânodo),
E^\circ_{\rm cél} = 0{,}535 - 0{,}087 = +0{,}448\text{ V},é
positivo e de ocorrência fácil em meio aquoso padrão.

Resposta

E

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