Ficha nº7 – Força relativa de oxidantes e redutores; corrosão
1. Um grupo de alunos planeou e executou uma atividade laboratorial de forma a analisar o poder redutor do metal níquel. A tabela seguinte apresenta os resultados obtidos.
| Recipiente/ Solução | Cu2+ | Zn2+ | Ag+ | H+ |
| Ni | Há reação | Não há reação | Há reação | Há reação |
1.1. De acordo com os resultados obtidos, escreva a equação química que descreve a reação entre o catião Cu2+ e o níquel metálico.
1.2. Os resultados obtidos permitem concluir que …
(A) … o zinco tem maior tendência a ceder eletrões que o níquel.
(B) … a prata tem um poder redutor superior ao do níquel.
(C) … o catião Ni2+ tem maior tendência para captar eletrões que o catião Ag+
(D) … o catião Cu2+ tem um poder oxidante inferior ao do catião Ni2+
1.3. Justifique a seguinte afirmação, indicando as respetivas semiequações e equação global.
“Os resultados obtidos permitem concluir que ocorrerá reação entre o zinco metálico e o catião Ni2+.”
1.4. Poderá uma solução ácida ser armazenada num recipiente de níquel? Justifique a sua resposta
1.5. Qual dos conjuntos de metais pode espontaneamente ser oxidado pelo H+?
(A) Cu e Zn
(B) Ni e Cu
(C) Ni e Ag
(D) Ni e Zn
1.1 Ni (s) + Cu2+ (aq) → Pb2+ (aq) + Cu (s)
1.2 Opção (A)
1.3 Uma vez que não ocorre reação entre o metal níquel e o catião Zn2+, conclui-se que o metal zinco tem maior poder redutor que o metal níquel. Assim, o metal zinco será capaz de reduzir o catião Ni2+.
oxidação : Zn (s) → Zn2+ (aq) + 2 e– // Redução : Ni2+ (aq) + 2 e– → Ni
Equação global : Zn (s) + Ni2+ (aq) → Ni (s) + Zn2+ (aq)
1.4 Uma vez ocorre reação espontânea entre o níquel metálico e o catião H+ não é possível a utilização de um recipiente de níquel para armazenar uma solução ácida.
1.5 Opção (D)
2. O esquema seguinte procura traduzir, de forma incompleta, o sucedido:
AgNO3 (aq) + Cu (s) → Cu(NO3)2 (aq) + Ag (s)
2.1. Classifique a reação (ex. : ácido-base, oxidação-redução).
2.2. Selecione a opção que completa corretamente a seguinte frase.
Pode afirmar-se que …
(A) … o agente oxidante aumenta o seu número de oxidação.
(B) … o agente oxidante perde eletrões.
(C) … o agente redutor reduz-se.
(D) … o agente redutor cede eletrões.
2.3. Identifique os pares redox da reação.
2.4. Acerte o esquema apresentado de forma a traduzir a reação química ocorrida.
2.1 Oxidação-redução, porque o Cu(s) oxidou-se e o Ag+ (aq) reduziu-se.
2.2 Opção (D)
2.3 Ag+(aq)/Ag(s) e Cu2+(aq)/Cu(s)
2.4 2 AgNO3 (aq) + Cu (s) → Cu(NO3)2 (aq) + 2 Ag (s)
3*. Uma mistura de iodo e de alumínio em pó reage rapidamente, após a adição de uma gota de água. Observam-se os vapores violeta da sublimação do iodo, originada pelo aumento de temperatura, que resulta do facto de esta reação ser exotérmica.
A reação é representada pela equação 2 Al (s) + 3 I2 (s) → 2 Al I3 (s).
3.1. Identifique:
3.1.1. o elemento que se reduz;
3.1.2. o elemento que se oxida;
3.1.3. a espécie oxidante;
3.1.4. a espécie redutora;
3.1.5. o número total de eletrões transferidos do oxidante para o redutor;
3.1.6. o nome do produto da reação.
3.2. Atendendo a que o sólido Al I3 é iónico, escreva as semiequações de oxidação e de redução e acerte-as de modo a chegar à equação global apresentada.
3.1.1 I2
3.1.2 Al
3.1.3 I2
3.1.4 Al
3.1.5 seis eletrões
3.1.6 Iodeto de alumínio.
3.2 2 Al → 2 Al3+ + 6 e– ⇒ semiequação de oxidação
3 I2 (s) + 6 e– → 6 I– ⇒ semiequação de redução
4*. Considere os esquemas químicos para as reações assim representadas:
I – NaBr + Cl2 → NaCl + Br2
II – Cu (s) + AgNO3 (aq) → Cu(NO3)2 (aq) + Ag (s)
III – Al (s) + CuSO4 (aq) → Al2(SO4)3 (aq) + Cu (s)
4.1. Acerte-os de forma a representarem corretamente reações químicas.
4.2. Com as palavras oxidante, redutor, oxidado(a), reduzido(a), variação do n.o., complete as frases.
(A) Na equação I, a espécie Cl2 é … e o átomo Br em NaBr é … ; o átomo de Cl experimenta … de -1.
(B) Na equação II, o … é Cu e o … é AgNO3. Os átomos do ião nitrato não experimentam … .
(C) Na equação III, o átomo de Al é … , sofrendo … de +3. A espécie CuSO4 é o … em que o átomo de Cu experimenta … de -2.
4.1 I – 2 NaBr + Cl2 → 2 NaCl + Br2
II – Cu (s) + 2 AgNO3 (aq) → Cu(NO3)2 (aq) + 2 Ag (s)
III – 2 Al (s) + 3 CuSO4 (aq) → Al2(SO4)3 (aq) + 3 Cu (s)
4.2 (A) reduzida ; oxidado ; variação do n.o.; (B) redutor ; oxidante ; variação do n.o.; (C) oxidado ; variação do n.o.; oxidante ; variação do n.o.;
5*. Com o objetivo de avaliar o poder redutor de alguns metais, realizaram-se diversas experiências cujos resultados se apresentam seguidamente:
| A | Cu (s) + HCl (aq) | Não ocorreu reação |
| B | Zn (s) + HCl (aq) | Houve libertação de hidrogénio |
| C | Ag (s) + HCl (aq) | Não ocorreu reação |
| D | Cu (s) + Ag+ (aq) | Formou-se prata sólida |
5.1. Em função dos resultados obtidos, disponha os metais por ordem crescente do seu poder redutor.
5.2. Com base na série eletroquímica que construiu, classifique as afirmações seguintes em verdadeiras ou falsas:
(A) O catião Ag+ é o oxidante mais forte.(B) O sulfato de prata reage com o zinco, com a formação de catião Zn2+.
(C) A reação entre o zinco e o catião Cu2+ não ocorre espontaneamente.
(D) Se for borbulhado hidrogénio numa solução de catião Ag+ há deposição de prata.
5.1 Ag < Cu < Zn
5.2 Verdadeiras: (A), (B), (D) ; Falsas (C)
6. Considere os esquemas seguintes que descrevem as seguintes reações:
1) NaN3 (s) → Na (s) + N2 (g)
2) 10 Na (s) + 2 KNO3 (s) → 5 Na2O (s) + K2O (s) + N2 (g)
6.1. Acerte convenientemente o esquema 1).
6.2. Determine o número de oxidação do nitrogénio em cada uma das espécies químicas apresentadas nestas duas reações químicas.
6.1 2 NaN3 (s) → 2 Na (s) + 3 N2 (g)
6.2 NaN3 (s) ⇔ n.o. (N) = -1/3 // N2⇔ n.o.(N) = 0 // KNO3⇔ n.o. (N) = +5
7. Considere que estavam disponíveis recipientes de três metais diferentes: Prata, ferro e alumínio, para guardar uma determinada bebida.
Pôs-se em contacto a bebida com os três metais. Os resultados obtidos são apresentados na tabela seguinte.
| Ag | Fe | Al | |
| Bebida | Não reage | Reage | Reage violentamente |
7.1 Selecione a opção que apresenta, por ordem decrescente, a sequência correta do poder redutor daqueles metais.
(A) Al > Fe > Ag
(B) Fe > Al > Ag
(C) Al > Ag > Fe
(D) Ag > Fe > Al
7.2 Escreva as equações químicas que traduzem as reações ocorridas.
7.3 Com base apenas neste teste (não considerando outros aspetos), que recipiente escolheria para guardar a bebida? Justifique a sua resposta.
7.1 Opção (A)
7.2 2 Al (s) + 6 H+ (aq) → 3 H2 (g) + 2 Al3+ (aq) // Fe (s) + 2 H+ (aq) → H2 (g) + Fe2+ (aq)
7.3 Escolheria o recipiente de prata, pois é aquele que tem menor poder redutor, não sofrendo oxidação com o ácido existente na bebida.
8. Observe atentamente a tabela seguinte.
| Fe2+ (aq) | Mg2+ (aq) | Zn2+ (aq) | Cu2+ (aq) | |
| Fe (s) | Não reage | Não reage | reage | |
| Mg (s) | reage | reage | reage | |
| Zn (s) | reage | Não reage | reage | |
| Cu (s) | Não reage | Não reage | Não reage |
8.1. Identifique entre os metais considerados, aquele que apresenta maior capacidade de ceder eletrões.
8.2. Colocou-se num tubo de ensaio uma solução de dicromato de sódio (Na2Cr2O7) (oxidante capaz de oxidar o cloro) e um prego de ferro (Fe). Comente a possibilidade de haver, ou não, reação entre a solução e o metal.
8.3. Selecione a opção que completa corretamente a seguinte frase.
Uma reação “redox” envolve …
(A) … troca de pelo menos um ião H3
(B) … troca de pelo menos um protão.
(C) … formação de um composto final no estado sólido.
(D) … troca de eletrões.
8.4. Com base nos dados apresentados, construa uma série eletroquímica, ordenando os metais por ordem crescente de poder oxidante.
8.1 Mg (s)
8.2 O ião dicromato (Cr2O72-) libertado pelo sal (Na2Cr2O7) é um oxidante forte. Assim, o ferro será oxidado a catião ferro (II) ou catião ferro (III).
8.3 Opção (D)
8.4 Poder oxidante crescente: M2+ < Zn2+ < Fe2+ < Cu2+
9. Com o objetivo de ordenar metais de acordo com o seu poder redutor, realizaram-se vários ensaios, mergulhando barras metálicas em soluções contendo catiões de outros metais, conforme mostra o quadro seguinte.
A ocorrência de reação está repesentada por “+” .
| Mg2+ (aq) | Zn2+ (aq) | Cu2+ (aq) | |
| Mg (s) | reage | reage | |
| Zn (s) | Não reage | reage | |
| Cu (s) | Não reage | Não reage |
9.1. Classifique em verdadeiras ou falsas as seguintes afirmações.
(A) A placa de cobre fica coberta por uma camada de magnésio.
(B) A placa de magnésio fica coberta por uma camada de zinco.
(C) O zinco existente em solução deposita-se na placa de cobre.
(D) Na placa de zinco verifica-se a deposição de cobre sólido.
9.2. Atendendo aos resultados experimentais representados, disponha os catiões cobre (II), magnésio e zinco por ordem crescente de poder oxidante.
9.3. Selecione a opção que dispõe os metais cobre, magnésio e zinco por ordem crescente de poder redutor.
(A) Zn < Cu < Mg
(B) Zn < Mg < Cu
(C) Cu< Mg < Zn
(D) Cu< Zn < Mg
9.1 Verdadeiras: (B) e (D) ; Falsas: (A) e (C)
9.2 Mg2+ < Zn2+ < Cu2+
9.3 Opção (D)
10. Um parafuso de níquel prende uma porca de cobre. Este conjunto foi colocado num recipiente que contém uma solução diluída de ácido nítrico HNO3 (aq). Nesse recipiente ocorre uma reação de oxidação-redução.
| Ião | Cor |
| Cu2+ | Azul |
| Ni2+ | Verde |
Consultando a série eletroquímica e a tabela, responda:
10.1. Qual dos metais sofre corrosão? Justifique.
10.2. Escreva a equação da reação global que ocorre no recipiente.
10.3. Cite duas evidências experimentais que indicam a ocorrência de reação química no processo descrito anteriormente.
10.1 É o níquel do parafuso. Na série eletroquímica, o elemento H encontra-se abaixo do níquel e acima do cobre, pelo que o ião H+ será reduzido pelo níquel, que se oxidará a Ni2+, e pelo cobre.
10.2 Ni (s) + 2 H+ (aq) → Ni2+ (aq) + H2 (g)
10.3 Sendo a solução de HCl (aq) incolor, regista-se o aparecimento de uma coloração verde de Ni2+, como a tabela indica. Entretanto, também se registaria libertação de bolhas gasosas de H2 (g).
11. A corrosão metálica é a transformação de um material ou liga metálica pela sua interação química ou eletroquímica num determinado meio de exposição, processo que resulta na formação de produtos de corrosão e na libertação de energia.
A corrosão dá-se na superfície do metal da carroçaria, que é oxidado pelo oxigénio atmosférico, dando origem à formação de ferrugem (óxido de ferro (III) hidratado), sobretudo na presença de humidade, como se ilustra na figura seguinte.
11.1. Identifique o oxidante e o redutor na reação de formação da ferrugem.
11.2. Selecione a opção que permite aumentar a proteção do metal à corrosão.
(A) Pintar o metal de forma a evitar o contacto com o ar atmosférico.
(B) Aumentar a exposição do metal ao ar atmosférico.
(C) Remover o óxido de ferro (III) hidratado da superfície do metal
(D) Aumentar a humidade em torno do metal.
11.1 Oxidante: O2 (g) // Redutor: Fe (s)
11.2 Opção (A)
12. Uma fita metálica foi enrolada em torno de um prego de níquel e ambos foram colocados num tubo de ensaio contendo água da chuva, conforme ilustra a imagem.
Tendo em conta o extrato da série eletroquímica apresentado, responda às seguintes questões.
12.1. Sabendo que apenas o prego de níquel sofreu extensa corrosão, qual poderá ser o metal que constitui-a fita metálica?
(A) Mg ou Zn
(B) Fe ou Mg
(C) Cu ou Mg
(D) Pb ou Cu
12.2. Qual(ais) o(s) metal(ais) que deveria(m) constituir a fita metálica para que esta sofresse corrosão em vez do ferro?
12.1 Opção (D)
12.2 Fe ou Mg ou Li
13. No laboratório, introduziram-se diferentes chapas metálicas em soluções que continham iões metálicos, de acordo com o esquema da figura, e anotaram-se as observações efetuadas.
Fotos captadas pelos alunos do 11ºano do Externato Senhora do Carmo
A classificação dos cinco metais Cu, Zn, Al, Mg e Ag por ordem crescente da sua tendência como dadores de eletrões é uma das seguintes. Selecione-a, justificando.
(A) Al – Mg – Zn – Ag – Cu
(B) Mg – Al – Cu – Zn – Ag
(C) Mg – Al – Zn – Cu – Ag
(D) Ag – Cu – Zn – Al – Mg
Opção (D)
14. Foram colocadas amostras dos metais X e Z em soluções contendo iões dos metais Y e Z, conforme ilustra a imagem seguinte.
14.1.Tendo em conta os resultados obtidos no tubo C, é possível concluir que os iões Z2+ têm um poder ……….. .
(A) … redutor inferior aos iões do metal X
(B) … redutor inferior ao metal X
(C) … oxidante inferior ao metal X
(D) … oxidante inferior aos iões do metal X
14.2. Comente a afirmação “O metal Z tem maior poder redutor que os metais X e Y”.
14.3. Tendo em conta os resultados obtidos na atividade, é correto afirmar que …
(A) … é seguro armazenar uma solução com o catião Y2+ num recipiente composto pelo metal X.
(B) … os iões Z2+ têm um poder oxidante superior aos iões Y2+.
(C) … o metal X tem maior tendência para ceder eletrões que o metal Y.
(D) … se o metal X é oxidado por uma solução ácida, o metal Y também será oxidado.
14.1 Opção (D)
14.2 A afirmação é verdadeira. O metal Z reduz o catião Y2+, logo tem maior poder redutor que o metal Y. O metal X não reduz espontaneamente o catião Z2+, pelo que se conclui que o metal Z tem maior poder redutor que o metal X. Assim, colocando os metais por ordem crescente de poder redutor, obtém-se: Y < X < Z
14.3 Opção (C)
15. Na figura seguinte, estão representados quatro gobelés com soluções nos quais foram colocadas pregos de ferro.
15.1 Identifique os gobelés em que se observa reação.
15.2 Ordene os metais por ordem crescente do seu poder redutor.
15.3 Escreva as equações químicas que traduzem as reações ocorridas.
15.4 Indique, justificando, qual é o metal que pode ser utilizado na proteção do Ferro.
15.1 Opção (A) e (B)
15.2 Ca > Fe > Co > Cu
15.3 Fe (s) + Co2+ (aq) → Fe2+ (aq) + Co (s) // Fe (s) + Cu2+ (aq) → Fe2+ (aq) + Cu (s)
15.4 O Ca, pois possui maior poder redutor do que o ferro, oxidando-se preferencialmente a este metal.
16. Observe a imagem seguinte, em que uma barra de cobre sólida é corroída por ação de uma solução contendo catião prata.
16.1. Escreva a equação de oxidação-redução que traduz a reação que está a decorrer no goblé.
16.2. O zinco tem maior poder redutor do que o cobre, pelo que, das misturas seguintes, apenas uma irá reagir. Identifique a opção que contém a mistura reativa.
(A) Cu (s) + Zn (s)
(B) Cu (s) + Zn2+ (aq)
(C) Cu2+ (aq) + Zn2+ (aq)
(D) Cu2+ (aq) + Zn (s)
16.1 Cu (s) + 2 Ag+ (aq) → Cu2+ (aq) + 2 Ag (s)
16.2 Opção (D)
