Identifique qual espécie de enxofre (SO4 ^2-, SO3 ^2-, SO2, S) reage com cobre metálico mais facilmente e em quais condições (meio ácido ou básico)? Justifique sua resposta com base nos valores de potenciais-padrão e represente a reação global.
ll SO4 ^2(aq)+H2 O(l)+2 e^- SO3 ^2(aq)+2 OH^+(aq) & E^0=-0,94 V SO2(aq)+4 H^+(aq)+4 e^- S(s)+2 H2 O(l) & E^0=+0,50 V Cu^2+(aq)+2 e^- Cu(s) & E^0=+0,34 V
l E^circ=-0,94 V E^circ=+0,50 V E^circ=+0,34 V

Passo 1

Beleza, vamos ver o que a questão está pedindo. A gente tem que descobrir qual das espécies de enxofre — SO4^2-, SO3^2-, SO2, ou S — reage mais facilmente com o cobre metálico. Além disso, precisamos saber em que tipo de meio isso acontece: ácido ou básico. Para resolver isso, vamos usar os valores de potenciais-padrão das reações redox dadas e montar a reação global.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que a reação mais fácil de ocorrer é aquela que tem um potencial-padrão mais positivo. Isso porque um potencial mais positivo indica que a espécie tende a ganhar elétrons (reduzir) mais facilmente. Vamos olhar os potenciais fornecidos:
ll SO4^2- + H2O + 2 e^- SO3^2- + 2 OH^+ & E^0 = -0,94,V SO2 + 4 H^+ + 4 e^- S + 2 H2O & E^0 = +0,50,V Cu^2+ + 2 e^- Cu & E^0 = +0,34,V

Passo 3

Agora, vamos identificar quais dessas espécies podem reagir com o cobre metálico. O cobre metálico pode atuar como um agente redutor, ou seja, pode doar elétrons e ser oxidado. Para que a reação ocorra, a espécie de enxofre deve atuar como oxidante, ou seja, deve aceitar elétrons.

Passo 4

Vamos comparar os potenciais-padrão das espécies de enxofre com o do cobre. A reação será espontânea se o potencial do oxidante for maior que o potencial do redutor. Aqui estão os potenciais:
  • Para SO4^2-: -0,94,V
  • Para SO2: +0,50,V
  • Para Cu^2+: +0,34,V
Vemos que SO2 tem um potencial mais positivo que Cu^2+, então SO2 pode oxidar o cobre. Já SO4^2- tem um potencial negativo, o que significa que não consegue oxidar o cobre.

Passo 5

Agora, precisamos considerar o meio em que a reação ocorre. Observando as reações:
  • A redução de SO4^2- ocorre em meio básico, pois são produzidos OH^+.
  • A redução de SO2 ocorre em meio ácido, pois consome H^+.
Como vimos que SO2 é a espécie que provavelmente reage com o cobre metálico, a reação ocorrerá em meio ácido.

Passo 6

Vamos montar a reação global. Sabemos que o cobre metálico será oxidado de Cu para Cu^2+:
Cu Cu^2+ + 2 e^- E^0 = -0,34,V
E a redução de SO2 é:
SO2 + 4 H^+ + 4 e^- S + 2 H2O E^0 = +0,50,V
Para balancear os elétrons, multiplicamos a reação do cobre por 2:
2,Cu 2,Cu^2+ + 4,e^-
Agora, somamos as duas reações:
2,Cu + SO2 + 4,H^+ 2,Cu^2+ + S + 2,H2O

Resposta

A espécie SO2 reage mais facilmente com o cobre metálico em meio ácido. A reação global é:
2,Cu + SO2 + 4,H^+ 2,Cu^2+ + S + 2,H2O

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