13 A reação espontânea que ocorre numa célula eletroquímica, nas condições-padrão, é:
CuSO4(aq)+Fe(s) FeSO4(aq)+Cu(s)
Essa reação indica que:
a) o eletrodo Fe(s) / Fe^2+(aq) é o cátodo da célula.
b) o eletrodo Cu^2+(aq) / Cu(s) é o ânodo da célula.
c) o metal ferro é oxidado.
d) 0 CuSO4 é o agente redutor.
e) o metal cobre é reduzido.

Passo 1

Beleza, vamos resolver essa questão de eletroquímica juntos! Primeiro, o enunciado nos mostra uma reação espontânea em uma célula eletroquímica sob condições-padrão:
CuSO4(aq) + Fe(s) FeSO4(aq) + Cu(s)
Nosso objetivo é entender o que essa reação nos diz sobre os eletrodos envolvidos e quais processos estão acontecendo, como oxidação e redução. Para isso, vamos precisar lembrar alguns conceitos básicos de células eletroquímicas, como ânodo, cátodo, agentes oxidantes e redutores.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar os metais envolvidos na reação: temos o ferro (Fe) e o cobre (Cu). Na célula eletroquímica, um metal será oxidado (perde elétrons) e o outro será reduzido (ganha elétrons).

Passo 3

Vamos ver o que acontece com cada metal na reação:
  • O ferro (Fe) passa de Fe(s) para FeSO₄(aq), o que significa que ele está perdendo elétrons e sendo oxidado.
  • O cobre (Cu) passa de CuSO₄(aq) para Cu(s), o que indica que ele está ganhando elétrons e sendo reduzido.

Passo 4

Agora, lembrando dos conceitos:
  • Ânodo: local onde ocorre a oxidação.
  • Cátodo: local onde ocorre a redução.
  • Agente oxidante: a substância que causa a oxidação ao aceitar elétrons.
  • Agente redutor: a substância que causa a redução ao doar elétrons.

Passo 5

Aplicando isso à nossa reação:
  • Como o ferro está sendo oxidado, o eletrodo de ferro é o ânodo.
  • Como o cobre está sendo reduzido, o eletrodo de cobre é o cátodo.

Passo 6

Analisando as alternativas:
a) Diz que o eletrodo Fe(s) / Fe²⁺(aq) é o cátodo. Mas vimos que o Fe está sendo oxidado, portanto é o ânodo. Logo, está incorreta.
b) Diz que o eletrodo Cu²⁺(aq) / Cu(s) é o ânodo. Mas o Cu está sendo reduzido, portanto é o cátodo. Logo, está incorreta.
c) Diz que o metal ferro é oxidado. Exatamente o que observamos na reação! Portanto, está correta.
d) Afirma que CuSO₄ é o agente redutor. Na verdade, Cu²⁺ está sendo reduzido, o que faz dele o agente oxidante. Então, está incorreta.
e) Diz que o metal cobre é reduzido. De fato, o cobre está sendo reduzido, mas isso não é o que a questão pede para indicar especificamente com relação à reação completa. Embora tecnicamente esteja correto, a opção c) é mais diretamente relacionada à principal mudança na reação.

Resposta

c) o metal ferro é oxidado.

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