Escreva as possíveis semi-reações de oxidação e de redução que ocorrem quando o metal zinco é imerso em cada uma das seguintes soluções. Para cada item, escreva o par de semi-reações (a reação do ânodo e a do cátodo) e calcule o potencial padrão de reação, E^0.
c) Uma solução de H2 SO4 contendo oxigênio dissolvido e também a presença de íons de Fe^2+.

Passo 1

Beleza, vamos lá! A questão pede para a gente identificar as possíveis semi-reações de oxidação e de redução que acontecem quando a gente coloca um metal de zinco (Zn) numa solução de ácido sulfúrico ( H2SO4) que também tem oxigênio dissolvido ( O2) e íons de ferro ( Fe^2+). Para resolver isso, vamos precisar entender as reações de oxidação e redução, além de usar as tabelas de potenciais padrão de eletrodo para calcular o potencial total da reação.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que uma reação redox (redução-oxidação) envolve duas partes: uma semi-reação de oxidação (onde uma substância perde elétrons) e uma semi-reação de redução (onde outra substância ganha esses elétrons).
Aqui, o zinco (Zn) será o que vai se oxidar, ou seja, vai perder elétrons. As possíveis substâncias que podem se reduzir na solução são o oxigênio ( O2) e os íons de ferro ( Fe^2+).

Passo 3

Vamos começar escrevendo a semi-reação de oxidação do zinco:
Zn Zn^2+ + 2e^-
Isso significa que o zinco metálico perde dois elétrons para se tornar íon zinco ( Zn^2+).
Agora, vamos considerar as possíveis semi-reações de redução:
  1. Redução do oxigênio ( O2):
    Em ambiente ácido, o oxigênio pode se reduzir a água:
    O2 + 4H^+ + 4e^- 2H2O
  2. Redução dos íons de ferro ( Fe^2+):
    O íon ferro(II) pode se reduzir a ferro metálico:
    Fe^2+ + 2e^- Fe

Passo 4

Agora, vamos precisar dos potenciais padrão de eletrodo ( E^0) dessas semi-reações para calcular o potencial total da reação. Os valores comuns são:
  • Para a oxidação do zinco:
    Zn Zn^2+ + 2e^- E^0 = -0,76 , V
  • Para a redução do oxigênio:
    O2 + 4H^+ + 4e^- 2H2O E^0 = +1,23 , V
  • Para a redução dos íons de ferro:
    Fe^2+ + 2e^- Fe E^0 = -0,44 , V

Passo 5

Vamos combinar cada semi-reação de redução com a semi-reação de oxidação do zinco para formar as reações completas e calcular o potencial padrão total ( E^0reaçãoçã).
  1. Com oxigênio ( O2):
    Primeiro, igualamos o número de elétrons:
    Zn Zn^2+ + 2e^- (1 times)
    O2 + 4H^+ + 4e^- 2H2O (1 times)
    Multiplicamos a primeira equação por 2 para igualar os elétrons:
    2Zn 2Zn^2+ + 4e^-
    O2 + 4H^+ + 4e^- 2H2O
    Somando as duas:
    2Zn + O2 + 4H^+ 2Zn^2+ + 2H2O
    Calculando o potencial:
    E^0reação = E^0redução - E^0oxidação = 1,23, V - (-0,76, V) = +1,99, Vçãçãçã
  2. Com íons de ferro ( Fe^2+):
    As duas semi-reações já estão com o mesmo número de elétrons (2).
    Zn Zn^2+ + 2e^-
    Fe^2+ + 2e^- Fe
    Somando as duas:
    Zn + Fe^2+ Zn^2+ + Fe
    Calculando o potencial:
    E^0reação = E^0redução - E^0oxidação = (-0,44, V) - (-0,76, V) = +0,32, Vçãçãçã

Resposta

As possíveis semi-reações e seus potenciais padrão de reação são:
  1. Com oxigênio ( O2):
    2Zn + O2 + 4H^+ 2Zn^2+ + 2H2O E^0 = +1,99, V
  2. Com íons de ferro ( Fe^2+):
    Zn + Fe^2+ Zn^2+ + Fe E^0 = +0,32, V

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