Questão 11) Qual dos metais a seguir pode reduzir o \mathrm{Fe}^{3+} a \mathrm{Fe}^{2+}, mas não o \mathrm{Fe}^{2+} a Fe metálico?
(a) Ag (b) Cu (c) Zn (d) Mg
R: Cobre.

Passo 1

O enunciado pergunta qual metal entre prata, cobre, zinco e magnésio consegue reduzir \mathrm{Fe}^{3+} a \mathrm{Fe}^{2+} mas não reduz \mathrm{Fe}^{2+} a ferro metálico. O conteúdo aqui é reação redox e uso de potenciais-padrão de redução. Para resolver, vamos comparar os potenciais-padrão de redução ( E^\circ_{\text{red}}) dos pares:
\mathrm{Fe}^{3+}/\mathrm{Fe}^{2+},\quad \mathrm{Fe}^{2+}/\mathrm{Fe},\quad \text{e}\quad M^{n+}/M
dos metais candidatos.

Passo 2

Para um metal M reduzir espontaneamente \mathrm{Fe}^{3+} a \mathrm{Fe}^{2+}, deve valer
E^\circ_{\mathrm{red}}(M^{n+}/M)\;<\;E^\circ_{\mathrm{red}}(\mathrm{Fe}^{3+}/\mathrm{Fe}^{2+}).
Usando valores-padrão:
E^\circ(\mathrm{Fe}^{3+}/\mathrm{Fe}^{2+}) = +0,771\:\text{V},
e para os metais:
E^\circ(\mathrm{Ag}^+/\mathrm{Ag})=+0,799\:\text{V},\; E^\circ(\mathrm{Cu}^{2+}/\mathrm{Cu})=+0,337\:\text{V},\; E^\circ(\mathrm{Zn}^{2+}/\mathrm{Zn})=-0,763\:\text{V},\; E^\circ(\mathrm{Mg}^{2+}/\mathrm{Mg})=-2,363\:\text{V}.
Comparando, os metais com E^\circ<+0,771\:\text{V} são Cu, Zn e Mg, logo estes podem reduzir \mathrm{Fe}^{3+}.

Passo 3

Agora, para que um metal M reduza \mathrm{Fe}^{2+} a \mathrm{Fe}, precisa-se de
E^\circ_{\mathrm{red}}(M^{n+}/M)\;<\;E^\circ_{\mathrm{red}}(\mathrm{Fe}^{2+}/\mathrm{Fe}).
Sabemos
E^\circ(\mathrm{Fe}^{2+}/\mathrm{Fe}) = -0,447\:\text{V}.
Dentre os candidatos Cu, Zn e Mg, apenas Zn e Mg têm E^\circ mais negativo que -0,447\:\text{V}, portanto Zn e Mg reduzem \mathrm{Fe}^{2+}, mas Cu não.

Passo 4

Concluímos que apenas o cobre (Cu) reduz \mathrm{Fe}^{3+} a \mathrm{Fe}^{2+} sem reduzir \mathrm{Fe}^{2+} a ferro metálico.

Resposta

(b) Cu

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