PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 31 do IME 2023
Em uma célula voltaica a energia de Gibbs padrão de reação é determinada pela expressão:
em que n é um número adimensional que representa a quantidade de mols de elétrons transferidos nas semirreações de oxidação e de redução combinadas, F é a constante de Faraday e E_{cel}^o é o potencial-padrão da célula.
Considere F = 96500\text{ C/mol} e os potenciais-padrão de redução do ferro e do alumínio, a 298\text{ K}, indicados abaixo.
| \ce{Fe^{2+}(aq) + 2 e^- -> Fe(s)} | E^o = -0{,}44\text{ V} |
|---|---|
| \ce{Al^{3+}(aq) + 3 e^- -> Al(s)} | E^o = -1{,}66\text{ V} |
Para uma célula voltaica formada pelo contato de dois metais quando uma peça de ferro é fixada com parafusos de alumínio, a 298\text{ K}, avalie as asserções a seguir.
I. O valor numérico de n é 5.
II. Com o passar do tempo, a peça fixada irá cair devido à corrosão do ferro.
III. Com o passar do tempo, a peça fixada irá cair devido à corrosão do alumínio.
IV. A energia de Gibbs padrão de reação da célula é igual a -706\text{ kJ/mol}.
V. Na célula voltaica formada, a oxidação do ferro é um processo espontâneo.
Assinale a opção que apresenta APENAS as afirmativas verdadeiras.
- AI, II e V.
- BI e III.
- CII e III.
- DIII e IV.
- EII, IV e V.
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Resolução comentada
Primeiro, quem oxida? O metal de menor potencial de redução é o que oxida. Como E^o_{Al} = -1{,}66\ \text{V} < E^o_{Fe} = -0{,}44\ \text{V}, o alumínio é o ânodo (oxida) e o ferro é o cátodo (reduz).
Reação global, igualando os elétrons (mmc de 2 e 3 = 6):
Portanto n = 6, e não 5. I é falsa.
O parafuso de alumínio é corroído, não o ferro. II é falsa e III é verdadeira.
Potencial da célula:
Energia de Gibbs:
IV é verdadeira.
Na célula formada, a oxidação do ferro não é espontânea: quem oxida espontaneamente é o alumínio. V é falsa.
Só III e IV são verdadeiras.
Alternativa D.
Pegadinha: A alternativa A engana quem não identifica o ânodo e acha que o ferro corrói, ou calcula n pelos coeficientes 2 e 3 somando em vez de usar o mmc.
Por que as outras alternativas estão erradas
- AAfirma n = 5 (o correto é 6) e que o ferro oxida, invertendo ânodo e cátodo.
- BInclui I, mas n = 6, não 5, e deixa de fora a afirmativa IV, que é verdadeira.
- CConsidera II verdadeira, mas é o alumínio, de menor potencial de redução, que corrói.
- EParte da ideia errada de que o ferro oxida (II e V), embora IV esteja correta.
Assuntos: pilhas, potencial de redução, energia de Gibbs.
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Fonte: IME 2023 · Prova objetiva. Prova oficial ↗