Question

(UFRJ) Os quatro frascos apresentados a seguir contêm soluções salinas de mesma concentração molar, a 25 °C. Em cada
frasco, encontra-se uma placa metálica mergulhada na solução.

frasco I: placa de cobre dentro de uma solução de ZnSO4.
frasco II: placa de ferro dentro de uma solução de CuSO4.
frasco III: placa de estanho dentro de uma solução de FeSO4.
frasco IV: placa de ferro dentro de uma solução de ZnSO4.

Eº de reduçao:
Zn: -0,76
Fe: -0,44
Sn: -0,14
Cu:+0,34

a) Identifique o frasco em que ocorre reação química espontânea e escreva a respectiva equação.
b) Sabendo que o frasco III contém 304 gramas de FeSO4 em 2 litros de solução, determine a concentração, em g/L, da
solução de ZnSO4 no frasco I.

Answer 1

a) O frasco que ocorre a reação espontaneamente é o II.

Para verificarmos se uma reação de oxirredução ocorre espontaneamente devemos calcular o ΔEº da reação (força eletromotriz):

ΔEº = Eºoxi + Eºred ⇒ Maior que zero, a reação é espontânea

No frasco II, temos o ferro no estado sólido imerso na solução de sulfato de cobre, ocorrendo:

Oxidação: $Fe_{(s)}$ → $Fe^{2+}_{(aq)} + 2e^{-}$ (Eºoxi: 0,44 V)

Redução: $Cu^{2+}_{(aq)} + 2e^{-}$ → $Cu_{(s)}$ (Eºred: 0,34 V)

Reação: $CuSO_{4}_{(aq)} + Fe_{(s)}$ → $Cu_{(s)} + FeSO_{4}_{(aq)}$

Portanto, ΔEº = 0,44 + 0,34 = 0,78 V (reação espontânea).

b) A concentração da solução do frasco I é de 161,5 g/L.

Segundo o enunciado, todos os frascos possuem a mesma concentração molar, portanto, o mesmo número de moles em mesmo volume de solução final.

O frasco III que contém sulfato de ferro possui uma massa de 304 g do mesmo em 2 litros de solução. Como a massa molar do sulfato de ferro é 152 g/mol, temos que:

304 g ÷ 152 g/mol = 2 moles de sulfato de ferro

Assim, o frasco I também terá 2 moles de sulfato de zinco, cuja massa molar é de 161,5 g/mol. Assim, sua concentração será:

C = (2 mol x 161,5 g/mol) ÷ 2 L = 161,5 g/L

Espero ter ajudado!