Na aula prática o aluno Igor adicionou uma porção de zinco metálico na forma de pó a um tubo de ensaio. Logo em seguida, na segurança da capela, adicionou a este tubo algumas gotas de ácido clorídrico concentrado e observou o processo reacional, notificando o aparecimento de nova fase gasosa ao sistema. Descreva a reação do processo, dizendo qual substância está sendo desprendida na forma de gás. Diga se o processo representa uma reação de oxirredução, justificando sua resposta.

Passo 1

Vou listar claramente o que o enunciado nos dá e o que ele pede.
  • O que foi feito/observado (dados do enunciado):
    • Foi colocado zinco metálico na forma de pó: \mathrm{Zn} (sólido).
    • Em seguida foram adicionadas algumas gotas de ácido clorídrico concentrado: \mathrm{HCl} (solução aquosa).
    • Observou‑se o aparecimento de uma nova fase gasosa no sistema (ou seja, desprendimento de gás).
  • O que o enunciado pede:
    1. Descrever a reação que ocorreu (equação química).
    2. Dizer qual substância foi desprendida na forma de gás.
    3. Dizer se o processo é uma reação de oxirredução (sim ou não) e justificar a resposta.

Passo 2

Descrição qualitativa da reação e equação molecular balanceada.
  • Ideia física simples (sem jargões): metais reativos com ácidos costumam reagir liberando gás hidrogênio porque o ácido fornece íons \mathrm{H^+} que se combinam para formar \mathrm{H_2}. O zinco metálico reage com o ácido clorídrico produzindo um sal solúvel ( \mathrm{ZnCl_2}) e gás hidrogênio.
  • Escrevendo a equação molecular balanceada em forma de reação:
\mathrm{Zn} + 2\,\mathrm{HCl} \to \mathrm{ZnCl_2} + \mathrm{H_2}
  • Explicação do balanceamento passo a passo:
    • Começamos com \mathrm{Zn} (1 átomo de Zn) e \mathrm{HCl}. Para formar \mathrm{H_2} precisamos de dois átomos de hidrogênio, logo precisamos de 2 moléculas de \mathrm{HCl}.
    • Com 2 \mathrm{HCl} aparecem 2 \mathrm{Cl^-} que se combinam com \mathrm{Zn^{2+}} para formar \mathrm{ZnCl_2}.
    • Assim cada lado tem 1 Zn, 2 H e 2 Cl — a equação está balanceada.

Passo 3

Forma iônica e equação iônica líquida (para ver quem realmente participa).
  • O ácido clorídrico em solução aquosa se dissocia em íons:
\mathrm{HCl} \to \mathrm{H^{+}} + \mathrm{Cl^{-}}
  • O sal formado em solução, \mathrm{ZnCl_2}, existe como íons:
\mathrm{ZnCl_2} \to \mathrm{Zn^{2+}} + 2\,\mathrm{Cl^{-}}
  • Eliminando os íons espectadores ( \mathrm{Cl^{-}}), obtemos a equação iônica líquida (a equação que mostra o que realmente muda):
\mathrm{Zn} + 2\,\mathrm{H^{+}} \to \mathrm{Zn^{2+}} + \mathrm{H_2}
  • Interpretação direta: os prótons \mathrm{H^{+}} do ácido são reduzidos a \mathrm{H_2} (gás). Portanto o gás observado é o gás hidrogênio, \mathrm{H_2}.

Passo 4

Análise de oxidação e redução (meio passo a passo, com semi‑reações).
  • Vamos escrever as semi‑reações (metade oxidativa e metade redutora) para ver troca de elétrons.
    Oxidação (o zinco perde elétrons):
    \mathrm{Zn} \to \mathrm{Zn^{2+}} + 2\,e^{-}
    Redução (íons hidrogênio ganham elétrons e formam \mathrm{H_2}):
    2\,\mathrm{H^{+}} + 2\,e^{-} \to \mathrm{H_2}
  • Observação:
    • As duas semi‑reações trocam exatamente 2 elétrons, que se cancelam quando somamos as semi‑reações, recuperando a equação global já mostrada.
    • Como há transferência de elétrons (Zn doa elétrons; \mathrm{H^+} aceita elétrons), isto é precisamente uma reação de oxirredução (redox).

Passo 5

Interpretação dos números de oxidação e identificação dos agentes oxidante e redutor.
  • Atribuição simples de números de oxidação:
    • Zinco metálico: \mathrm{Zn} (estado elementar) tem número de oxidação 0.
    • Em \mathrm{Zn^{2+}} o zinco tem número de oxidação +2.
    • Hidrogênio como íon em ácido: \mathrm{H^{+}} tem +1. No \mathrm{H_2} elementar cada H tem 0.
  • Conclusão pelos números:
    • Zn: 0 \to +2 — houve aumento do número de oxidação → Zn foi oxidado.
    • H: +1 \to 0 — houve diminuição do número de oxidação → H foi reduzido.
  • Agentes:
    • Agente redutor (doa elétrons): \mathrm{Zn}.
    • Agente oxidante (aceita elétrons): os íons \mathrm{H^{+}} (fornecidos pelo \mathrm{HCl}).

Passo 6

Observações práticas e segurança (curtas e úteis).
  • O fato de o zinco estar em pó e o ácido ser concentrado só aumenta a velocidade da reação (maior área de contato e maior disponibilidade de \mathrm{H^{+}}), mas não altera a estequiometria da reação.
  • O gás desprendido é \mathrm{H_2}, inflamável — em aulas práticas o professor faz o teste do “estalo” (pequena chama) para confirmar, mas esse teste deve ser realizado apenas por quem tem autorização e equipamento de segurança adequado.
  • No produto final na solução haverá \mathrm{Zn^{2+}} e \mathrm{Cl^{-}} (ou seja, \mathrm{ZnCl_2} dissolvido).

Resposta

\mathrm{Zn} + 2\,\mathrm{HCl} \to \mathrm{ZnCl_2} + \mathrm{H_2}
Gás desprendido: \mathrm{H_2}.
É reação de oxirredução: sim — \mathrm{Zn} é oxidado ( 0 \to +2) e \mathrm{H^{+}} é reduzido ( +1 \to 0).

Exercícios relacionados