São dadas as semi-equações químicas seguintes e seus respectivos potenciais elétricos na escala do eletrodo de hidrogênio nas condições-padrão:

  • I. ;

  • II. ;

  • III. ;

  • IV. ;

  • V. ;

Com base nestas informações, assinale a opção que contém a afirmação CORRETA, considerando as condições-padrão.


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ITA IIT 07/03/2023, 22:07
$• \ \text{Alternativa (A):}$ $\color{orangered}{\text{Incorreta}}$ Manuseando as semi-equações fornecidas, têm-se para formação do cloreto de ferro(II):\begin{matrix} \ce{Fe_{(s)} &->& Fe^{2+}_{(aq)} + 2e- &,& E^{º}_{II} = 0,447 V } \\ \ce{Cl2_{(g)} + 2e- &->& 2Cl^{-}_{(aq)} &,& E^{º}_{I} = 1,358 V } \\ \hline \ce{Fe_{(s)} + Cl2_{(g)} &->& Fe^{2+}_{(aq)} + 2Cl^{-}_{(aq)} &,& E^{º}_{r} = 1,805 V } \end{matrix}Observe que o resultado acima não é exatamente o cloreto de ferro(II), mas sim a sua dissociação após hidratação. Contudo, ele é suficiente para se inferir que o processo é espontâneo, ou seja, $\Delta G <0$. Além disso, pensando na formação do sólido:\begin{matrix} \ce{Fe_{(s)} + Cl2_{(g)} &->& FeCl2_{(s)}} \end{matrix}Nota-se que a variação de entropia do sistema também é negativa $(\Delta S < 0)$, visto que o sistema passa da mistura sólido-gás para apenas sólido. Portanto, a entalpia da reação é negativa, sabido que:\begin{matrix}\Delta H = \Delta G + T\Delta S \end{matrix}$• \ \text{Alternativa (B):}$ $\color{orangered}{\text{Incorreta}}$ Com conhecimento da $\text{primeira lei de Faraday}$, não é difícil descartar a alternativa, visto que a quantidade de eletricidade usada em cada caso é diferente para um mesmo número de mols - veja as semi-equações $\text{II}$ e $\text{III}$. $• \ \text{Alternativa (C):}$ $\color{orangered}{\text{Incorreta}}$ O cloreto de ferro(II) é um sal ácido, assim como um ácido de Lewis, ou seja, ele não irá reagir com outro ácido (que Inclusive compartilha o mesmo ânion) numa oxirredução. $• \ \text{Alternativa (D):}$ $\color{orangered}{\text{Incorreta}}$ O resultando e argumentos são análogos ao utilizados na letra $B$. Todavia, também é possível fazer:\begin{matrix} \ce{Cl2_{(g)} + 2e- &->& 2Cl^{-}_{(aq)} }\\ \ce{ 2Fe^{2+}_{(aq)} &->& 2Fe^{3+}_{(aq)} + 2e-} \\ \hline \ce{Cl2_{(g)} + 2Fe^{2+}_{(aq)} &->& 2Cl^{-}_{(aq)} + 2Fe^{3+}_{(aq)} } \end{matrix}Analisando a estequiometria da reação acima o resultado segue, porém, isso não torna o resultado correto. No caso, a nuance desta alternativa está ao borbulhar o gás cloro em água, visto que ele reage com a mesma numa reação de oxirredução: \begin{matrix} \ce{Cl2_{(g)} + H2O_{(l)} &->& Cl-_{(aq)} + 2H+_{(aq)} + ClO^-_{(aq)} } \end{matrix}Ou seja, na verdade, a reação seria:\begin{matrix} \ce{2Cl2_{(g)} + 2Fe^{2+}_{(aq)} + H2O_{(l)} &->& 3Cl^{-}_{(aq)} + 2Fe^{3+}_{(aq)} + 2H+_{(aq)} + ClO^-_{(aq)} } \end{matrix}O que evidencia o fato da alternativa estar incorreta. $• \ \text{Alternativa (E):}$ $\color{#3368b8}{\text{Correta}}$ Solução aquosa areada é aquela que apresenta gás oxigênio e outros componentes do ar em sua composição. Assim, analisando as semi-equações $\text{IV}$ e $\text{V}$ o resultado segue, veja:\begin{matrix} \ce{ 4Fe^{2+}_{(aq)} &->& 4Fe^{3+}_{(aq)} + 4e- &,& E^{º}_{IV} = -0,771 V } \\ \ce{O2_{(g)} + 4H+_{(aq)} + 4e- &->& H2O_{(l)} &,& E^{º}_{V} = 1,229 V } \\ \hline \ce{4Fe^{2+}_{(aq)} + O2_{(g)} + 4H+_{(aq)} + 4e- &->& 4Fe^{3+}_{(aq)} + H2O_{(l)} &,& E^{º}_{r} = 0,458 V } \end{matrix}\begin{matrix}Letra \ (E) \end{matrix}
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