16 (PUC-MG) Considere a célula eletroquímica, representada pela equação global:
\mathrm{Ni}+\mathrm{Cu}^{2+} \rightarrow \mathrm{Ni}^{2+}+\mathrm{Cu}
É correto afirmar que:
a) há desgaste do eletrodo de cobre.
b) o cobre sofre oxidação.
c) o níquel funciona como ânodo.
d) a solução de níquel dilui-se.

Passo 1

O enunciado fornece a reação global da célula eletroquímica:
\mathrm{Ni}+\mathrm{Cu}^{2+}\rightarrow \mathrm{Ni}^{2+}+\mathrm{Cu}.
Pede-se decidir, entre as alternativas dadas, quais são corretas:
a) há desgaste do eletrodo de cobre.
b) o cobre sofre oxidação.
c) o níquel funciona como ânodo.
d) a solução de níquel dilui-se.
Vou listar as informações importantes: a reação mostra metal neutro de níquel e íons cobre II no lado dos reagentes, e íons níquel II e cobre metálico nos produtos.

Passo 2

Conceitos essenciais (explicadinho, passo a passo):
  • Oxidação é a perda de elétrons; redução é o ganho de elétrons. Sempre que um átomo perde elétrons seu número de oxidação aumenta; quando ganha, diminui.
  • Em célula eletroquímica (pilha galvanica) a oxidação ocorre no ânodo e a redução no cátodo.
  • Meio prático: se um metal M vira íons \mathrm{M}^{n+}, esse metal está sendo oxidado e parte do metal se dissolve (desgaste do eletrodo). Se íons \mathrm{M}^{n+} viram metal \mathrm{M}, ocorre deposição do metal no eletrodo (crescimento do eletrodo, não desgaste).

Passo 3

Escrever as semi‑reações (metodinho padrão: separar em oxidação e redução):
  • Candidate para oxidação: \mathrm{Ni} pode perder elétrons:
\mathrm{Ni}\rightarrow \mathrm{Ni}^{2+}+2e^-.
Isto mostra níquel neutro ( \mathrm{Ni}, ox. 0) passando para íon \mathrm{Ni}^{2+} (ox. +2); perdeu 2 elétrons, portanto foi oxidado.
  • Candidate para redução: \mathrm{Cu}^{2+} pode ganhar elétrons:
\mathrm{Cu}^{2+}+2e^-\rightarrow \mathrm{Cu}.
Aqui o cobre passa de ox. +2 para ox. 0; ganhou 2 elétrons, portanto foi reduzido.

Passo 4

Interpretação das semi‑reações:
  • Como a semi‑reação do níquel é a que libera elétrons, o níquel é o agente que se oxida. Em células, a oxidação ocorre no ânodo. Logo, o eletrodo de níquel é o ânodo (onde o metal se transforma em íon e entra na solução).
  • A semi‑reação do cobre mostra que os íons \mathrm{Cu}^{2+} recebem elétrons e se depositam como cobre metálico; isto é redução, ocorrendo no cátodo. Portanto o eletrodo associado ao cobre atua como cátodo e recebe depósito de cobre metálico.

Passo 5

Consequências sobre as alternativas (uma a uma), usando o que vimos:
a) “há desgaste do eletrodo de cobre.” — falso. O cobre está sendo formado por redução de \mathrm{Cu}^{2+} e se deposita no eletrodo de cobre; isso aumenta massa do eletrodo, não o desgasta.
b) “o cobre sofre oxidação.” — falso. Os íons \mathrm{Cu}^{2+} são reduzidos a \mathrm{Cu} (ganham elétrons); portanto o cobre sofre redução, não oxidação.
c) “o níquel funciona como ânodo.” — verdadeiro. O níquel é oxidado ( \mathrm{Ni}\rightarrow\mathrm{Ni}^{2+}+2e^-), e o ânodo é justamente o eletrodo onde ocorre oxidação.
d) “a solução de níquel dilui-se.” — falso (frase ambígua, mas interpretada no sentido usual de “diluir‑se” = ficar menos concentrada). Na realidade a solução recebe \mathrm{Ni}^{2+} à medida que o níquel metálico se oxida, logo a concentração de \mathrm{Ni}^{2+} aumenta (fica mais concentrada), não se dilui.

Passo 6

Resumo didático e dica pra prova: quando tiver uma equação global de célula, separe em meia‑reações equilibrando elétrons para ver quem perde e quem ganha elétrons. O que perde elétrons = oxidado = ânodo (dissolve); o que ganha elétrons = reduzido = cátodo (pode ser depositado). Aplicando isso aqui dá diretamente a resposta correta.

Resposta

c) o níquel funciona como ânodo.

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