Exercícios: Previsão de reações espontâneas

A facilidade com que os metais cedem eletrões não é igual para todos. A tabela apresenta os potenciais-padrão de redução, $E^\circ$, de alguns pares redox, medidos a 25 °C. Quanto mais elevado é o valor de $E^\circ$ de um par, maior é o poder oxidante da forma oxidada (o ião) e menor é o poder redutor da forma reduzida (o metal).

Par redox	$E^\circ/\text{V}$
$\mathrm{Mg^{2+}/Mg}$	$-2,37$
$\mathrm{Al^{3+}/Al}$	$-1,66$
$\mathrm{Zn^{2+}/Zn}$	$-0,76$
$\mathrm{Fe^{2+}/Fe}$	$-0,44$
$\mathrm{Pb^{2+}/Pb}$	$-0,13$
$\mathrm{H^+/H_2}$	$0,00$
$\mathrm{Cu^{2+}/Cu}$	$+0,34$
$\mathrm{Ag^{+}/Ag}$	$+0,80$

1. a) Ordena os metais da tabela por ordem crescente de poder redutor.
2. b) Indica, justificando, qual dos iões da tabela é o oxidante mais forte.
3. c) Os metais que são redutores mais fortes do que o hidrogénio reagem com ácidos, libertando gás hidrogénio. Indica, justificando com os valores da tabela, quais dos metais nela presentes reagem com ácido clorídrico.

Um metal mergulhado numa solução reage espontaneamente com os iões de outro metal quando é um redutor mais forte do que esse metal — diz-se que o desloca da solução. A figura representa a posição relativa de alguns metais na série eletroquímica, com os respetivos valores de $E^\circ$, em volts.

Num laboratório escolar prepararam-se três tubos de ensaio: no tubo 1, mergulhou-se uma lâmina de zinco em solução de sulfato de cobre(II); no tubo 2, uma lâmina de cobre em solução de sulfato de zinco; no tubo 3, um fio de prata em solução de sulfato de cobre(II).

1. a) Prevê, justificando com os valores de $E^\circ$, em qual ou em quais dos tubos ocorre uma reação espontânea.
2. b) Escreve a equação iónica acertada da reação que ocorre, indicando o oxidante e o redutor.
3. c) Indica, justificando, qual das três soluções poderia ser guardada num recipiente de ferro sem que este fosse atacado.

Numa empresa portuguesa de galvanoplastia, as águas residuais contêm iões $\mathrm{Cu^{2+}}$ que têm de ser recuperados antes da descarga, tanto pelo seu valor económico como pelo seu impacto ambiental. Um engenheiro propõe fazer passar essas águas por um leito de um metal barato que desloque o cobre da dissolução, sendo candidatos o ferro, o zinco, o chumbo e a prata. Dados: $E^\circ(\mathrm{Fe^{2+}/Fe}) = -0,44\ \text{V}$; $E^\circ(\mathrm{Zn^{2+}/Zn}) = -0,76\ \text{V}$; $E^\circ(\mathrm{Pb^{2+}/Pb}) = -0,13\ \text{V}$; $E^\circ(\mathrm{Cu^{2+}/Cu}) = +0,34\ \text{V}$; $E^\circ(\mathrm{Ag^{+}/Ag}) = +0,80\ \text{V}$.

1. a) Indica, justificando com os valores de $E^\circ$, quais dos quatro metais candidatos conseguem deslocar o cobre da dissolução.
2. b) Escreve as equações iónicas acertadas das reações que prevês.
3. c) Apresenta uma razão económica que justifique a preferência pela limalha de ferro em detrimento dos outros metais candidatos.
4. d) Explica, em termos da rapidez da reação, por que razão se usa limalha de ferro (aparas finas) em vez de placas de ferro.