Questão 6. O técnico do laboratório de química da UFV colocou, separadamente, barras de chumbo, níquel, ferro e cobre no interior de 4 béqueres, que continham solução aquosa de nitrato de estanho (II) ( \mathrm{Sn}\left(\mathrm{NO}_{3}\right)_{2} ) de concentração 1 \mathrm{~mol} / \mathrm{L} a 25^{\circ} \mathrm{C}. As quatro possíveis reações de oxirredução, que ocorreriam espontaneamente, nos béqueres I, II, III e IV foram escritas abaixo:
\begin{array}{ll} \text { I. } & \mathrm{Pb}(\mathrm{~s})+\mathrm{Sn}^{2+}(\mathrm{aq}) \rightarrow \mathrm{Pb}^{2+}(\mathrm{aq})+\mathrm{Sn}(\mathrm{~s}) \\\ \text { II. } & \mathrm{Ni}(\mathrm{~s})+\mathrm{Sn}^{2+}(\mathrm{aq}) \rightarrow \mathrm{Ni}^{2+}(\mathrm{aq})+\mathrm{Sn}(\mathrm{~s}) \\\ \text { III. } & \mathrm{Fe}(\mathrm{~s})+\mathrm{Sn}^{2+}(\mathrm{aq}) \rightarrow \mathrm{Fe}^{2+}(\mathrm{aq})+\mathrm{Sn}(\mathrm{~s}) \\\ \text { IV. } & \mathrm{Cu}(\mathrm{~s})+\mathrm{Sn}^{2+}(\mathrm{aq}) \rightarrow \mathrm{Cu}^{2+}(\mathrm{aq})+\mathrm{Sn}(\mathrm{~s}) \end{array}

Passo 1

Resumindo o enunciado: em cada béquer há metal sólido M (Pb, Ni, Fe ou Cu) imerso em solução 1 M de \mathrm{Sn}^{2+}. O conteúdo é oxirredução e queremos saber quais reações
M(\mathrm{s}) + \mathrm{Sn}^{2+}(\mathrm{aq}) \to M^{2+}(\mathrm{aq}) + \mathrm{Sn}(\mathrm{s})
ocorrem espontaneamente a 25^\circ\mathrm{C}. Para isso, vamos usar potenciais-padrão de eletrodo.

Passo 2

A espontaneidade de uma célula galvânica é verificada por
E^\circ_{\text{cel}} = E^\circ_{\text{cátodo}} - E^\circ_{\text{ânodo}}.áâ
Aqui o cátodo é a redução de \mathrm{Sn}^{2+} e o ânodo é a oxidação do metal M. Se E^\circ_{\text{cel}}>0, a reação é espontânea.

Passo 3

Listando os potenciais-padrão de redução (em volts) a 25^\circ\mathrm{C}:
\begin{aligned} E^\circ(\mathrm{Sn}^{2+}/\mathrm{Sn}) &= -0,14,\\\ E^\circ(\mathrm{Pb}^{2+}/\mathrm{Pb}) &= -0,13,\\\ E^\circ(\mathrm{Ni}^{2+}/\mathrm{Ni}) &= -0,25,\\\ E^\circ(\mathrm{Fe}^{2+}/\mathrm{Fe}) &= -0,44,\\\ E^\circ(\mathrm{Cu}^{2+}/\mathrm{Cu}) &= +0,34. \end{aligned}

Passo 4

Calculemos E^\circ_{\text{cel}} para cada reação:
I. Para M=\mathrm{Pb}:
E^\circ_{\text{cel}} = E^\circ(\mathrm{Sn}^{2+}/\mathrm{Sn}) - E^\circ(\mathrm{Pb}^{2+}/\mathrm{Pb}) = -0,14 - (-0,13) = -0,01\;\mathrm{V}
Não espontâneo ( <0).

Passo 5

II. Para M=\mathrm{Ni}:
E^\circ_{\text{cel}} = -0,14 - (-0,25) = +0,11\;\mathrm{V}
Espontâneo ( >0).
III. Para M=\mathrm{Fe}:
E^\circ_{\text{cel}} = -0,14 - (-0,44) = +0,30\;\mathrm{V}
Espontâneo ( >0).
IV. Para M=\mathrm{Cu}:
E^\circ_{\text{cel}} = -0,14 - (+0,34) = -0,48\;\mathrm{V}
Não espontâneo ( <0).

Resposta

As reações espontâneas são II e III.

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