Questão 71 (Fuvest 2017)

Prova V – Primeira fase

Um estudante realizou um experimento para avaliar a reatividade dos metais Pb, Zn e Fe. Para isso, mergulhou, em separado, uma pequena placa de cada um desses metais em cada uma das soluções aquosas dos nitratos de chumbo, de zinco e de ferro. Com suas observações, elaborou a seguinte tabela, em que (sim) significa formação de sólido sobre a placa e (não) significa nenhuma evidência dessa formação:

 A seguir, montou três diferentes pilhas galvânicas, conforme esquematizado.

 Nessas três montagens, o conteúdo do béquer I era uma solução aquosa de CuSO₄ de mesma concentração, e essa solução era renovada na construção de cada pilha. O eletrodo onde ocorria a redução (ganho de elétrons) era o formado pela placa de cobre mergulhada em CuSO₄ (aq). Em cada uma das três pilhas, o estudante utilizou, no béquer II, uma placa de um dos metais X (Pb, Zn ou Fe), mergulhada na solução aquosa de seu respectivo nitrato.

 O estudante mediu a força eletromotriz das pilhas, obtendo os valores: 0,44 V; 0,75 V e 1,07 V. 

A atribuição correta desses valores de força eletromotriz a cada uma das pilhas, de acordo com a reatividade dos metais testados, deve ser:

Resolução

Considerando a reação:

Zn + Pb(NO₃)₂ → Zn(NO₃)₂ + Pb

Observamos que há uma reação de redução do Pb em que o NOX variou de +2 para 0. Desse modo, podemos concluir que o potencial de redução do Pb²⁺ é maior que o do Zn²⁺ e por isso o cátion de zinco possui maior capacidade de sofrer oxidação do que o chumbo. 

Agora analisando a seguinte reação:

Zn + Fe(NO₃)₂ → Zn(NO₃)₂ + Fe

Observamos que há uma reação de redução do Fe em que o NOX variou de +2 para 0. Desse modo, podemos concluir que o potencial de redução do Fe²⁺ é maior que o do Zn²⁺ e por isso o cátion de zinco possui maior capacidade de sofrer oxidação do que o ferro. 

Por fim, consideramos a reação:

Fe + Pb(NO₃)₂ → Fe(NO₃)₂ + Pb

Nesse caso há uma reação de redução do Pb em que o NOX variou de +2 para 0. Desse modo, podemos concluir que o potencial de redução do Pb²⁺ é maior que o do Fe²⁺ e por isso o cátion de ferro possui maior capacidade de sofrer oxidação do que o chumbo.

Em uma pilha, utiliza-se o Cu²⁺ como cátodo do sistema por apresentar maior E^o_red.

Desse modo, temos:

E^o_red Cu²⁺ > E^o_red Pb²⁺> E^o_red Fe²⁺ > E^o_red Zn²⁺

Em uma pilha:

ΔE^o_red = E^o_red  maior – E^o_red menor

Para cada um dos casos:

1. ΔE^o_red = E^o_red Cu²⁺ – E^o_red Zn²⁺

ΔE^o_red = 1,07 V

2. ΔE^o_red = E^o_red Cu²⁺ – E^o_red Fe²⁺

ΔE^o_red = 0,75 V

3. ΔE^o_red = E^o_red Cu²⁺ – E^o_red Pb²⁺

ΔE^o_red = 0,44 V

Resposta: A