Consulte tabelas de potenciais padrão de redução e determine quais das seguintes reações são espontâneas sob condições padrão:
(a) Mn(s)+2 H^+(aq) H2(g)+Mn^2+(aq);
(b) 2 Al^3+(aq)+3 H2(g) 2 Al(s)+6 H^+(aq);
© 2 Cr(OH)3(s)+6 F^-(aq) 2 Cr(s)+6(OH) cdot(aq)+3 F2(g);
(d) Cl2(g)+2 Br (aq) Br2(l)+2 Cl(aq).
Fundamente e discuta sua resposta.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A ideia aqui é usar as tabelas de potenciais padrão de redução para determinar se as reações apresentadas vão rolar espontaneamente em condições padrão. A gente vai precisar entender como funcionam os potenciais de redução e como calcular o potencial da célula eletroquímica para cada reação.

Passo 2

Primeiro, vamos relembrar que uma reação é espontânea se o potencial da célula ($ E^\circ_{célula} E^circcélula çãçõçãçããçã E^\circ $) para cada meia-reação.

Passo 3

Vamos começar com a reação (a):
Mn(s) + 2 H^+(aq) H2(g) + Mn^2+(aq)
Identificamos:
  • Oxidação: Mn Mn^2+ + 2e^-
  • Redução: 2 H^+ + 2e^- H2
    Consultando as tabelas, suponhamos:
E^circRedução, Mn^2+ = -1,18, V çã
E^circRedução, H^+ = 0,00, V çã
Calculamos $ E^\circ_{célula} = E^\circ_{Redução} - E^\circ_{Oxidação} = 0,00, V - (-1,18, V) = +1,18, V $
Como é positivo, a reação é espontânea.

Passo 4

Agora, a reação (b):
2 Al^3+(aq) + 3 H2(g) 2 Al(s) + 6 H^+(aq)
Separando as meia-reações:
  • Oxidação: 3 H2 6 H^+ + 6e^-
  • Redução: 2 Al^3+ + 6e^- 2 Al
    Potenciais padrão:
E^circRedução, Al^3+ = -1,66, V çã
E^circRedução, H^+ = 0,00, V çã
Calculando $ E^\circ_{célula} = (-1,66, V) - (0,00, V) = -1,66, V $
Como é negativo, a reação não é espontânea.

Passo 5

Vamos para a reação ©:
2 Cr(OH)3(s) + 6 F^-(aq) 2 Cr(s) + 6 OH^-(aq) + 3 F2(g)
Meia-reações:
  • Oxidação: 2 Cr(OH)3 2 Cr + 6 OH^- + 6e^-
  • Redução: 6 F^- 3 F2 + 6e^-
    Potenciais:
E^circRedução, F2 = +2,87, V çã
E^circRedução, Cr^3+ = -0,74, V çã
$ E^\circ_{célula} = 2,87, V - (-0,74, V) = +3,61, V $
Positivo, logo espontânea.

Passo 6

Por fim, a reação (d):
Cl2(g) + 2 Br^-(aq) Br2(l) + 2 Cl^-(aq)
Meia-reações:
  • Oxidação: 2 Br^- Br2 + 2e^-
  • Redução: Cl2 + 2e^- 2 Cl^-
    Potenciais:
E^circRedução, Cl2 = +1,36, V çã
E^circRedução, Br2 = +1,07, V çã
$ E^\circ_{célula} = 1,36, V - 1,07, V = +0,29, V $
Positivo, então a reação é espontânea.

Resposta

As reações espontâneas sob condições padrão são:
(a) Mn(s) + 2 H^+(aq) H2(g) + Mn^2+(aq);
© 2 Cr(OH)3(s) + 6 F^-(aq) 2 Cr(s) + 6 OH^-(aq) + 3 F2(g);
(d) Cl2(g) + 2 Br^-(aq) Br2(l) + 2 Cl^-(aq).
A reação (b) não é espontânea.

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