Baseado na fila de reatividade, qual é o resultado de cada uma das seguintes reações?
\mathrm{Cr}(\mathrm{s})+\mathrm{NiSO}_{4}(\mathrm{aq}) \rightarrow

Passo 1

O enunciado pede para prever o resultado da reação
\mathrm{Cr}(\mathrm{s})+\mathrm{NiSO}_{4}(\mathrm{aq})\rightarrow ?
Informações dadas: temos cromo metálico sólido \mathrm{Cr}(\mathrm{s}) e uma solução aquosa de sulfato de níquel \mathrm{NiSO}_{4}(\mathrm{aq}). A pergunta implícita é: ocorre reação de deslocamento simples e, se ocorrer, quais são os produtos?

Passo 2

Conceito necessário (explicação didática): fila (ou série) de reatividade e reação de deslocamento simples.
  • A fila de reatividade é uma lista que ordena metais do mais reativo para o menos reativo. Regra prática: um metal mais reativo desloca (substitui) um íon metálico de menor reatividade em solução.
  • Em termos de oxirredução: o metal que é mais reativo se oxida (perde elétrons) e o cátion menos reativo se reduz (ganha elétrons) e precipita como metal.
  • Exemplo simples: se A está acima de B na fila, então
A(\mathrm{s}) + B^{n+}(\mathrm{aq}) \longrightarrow A^{m+}(\mathrm{aq}) + B(\mathrm{s})
ocorre (na forma adequada de sais).

Passo 3

Aplicando à nossa reação: comparar reatividade de \mathrm{Cr} e \mathrm{Ni}.
  • Na fila de reatividade o cromo ( \mathrm{Cr}) é mais reativo que o níquel ( \mathrm{Ni}). Isso significa que \mathrm{Cr}(\mathrm{s}) pode deslocar \mathrm{Ni}^{2+}(\mathrm{aq}).
  • Conclusão qualitativa: a reação ocorre e o níquel é reduzido a metal sólido, enquanto o cromo é oxidado para um íon na solução.

Passo 4

Identificar espécies envolvidas e íons espectadores:
  • \mathrm{NiSO}_{4}(\mathrm{aq}) contém os íons \mathrm{Ni}^{2+}(\mathrm{aq}) e \mathrm{SO}_{4}^{2-}(\mathrm{aq}).
  • Quando ocorre o deslocamento, o ânion \mathrm{SO}_{4}^{2-} normalmente permanece em solução como ânion espectador e se combina com o cátion formado pelo cromo.

Passo 5

Escrever a equação iônica e ver a transferência de elétrons (aulas de oxirredução, passo a passo):
  • Oxidação do cromo (modelo simples assumindo formação de \mathrm{Cr}^{2+}):
\mathrm{Cr}(\mathrm{s}) \longrightarrow \mathrm{Cr}^{2+}(\mathrm{aq}) + 2\mathrm{e}^-
  • Redução do íon níquel:
\mathrm{Ni}^{2+}(\mathrm{aq}) + 2\mathrm{e}^- \longrightarrow \mathrm{Ni}(\mathrm{s})
  • Somando as semi-reações (elétrons se cancelam) dá a equação iônica líquida:
\mathrm{Cr}(\mathrm{s}) + \mathrm{Ni}^{2+}(\mathrm{aq}) \longrightarrow \mathrm{Cr}^{2+}(\mathrm{aq}) + \mathrm{Ni}(\mathrm{s})

Passo 6

Voltar para a fórmula molecular completa, recombinando o ânion sulfato:
  • O cátion \mathrm{Cr}^{2+} se combina com \mathrm{SO}_{4}^{2-} para formar sulfato de cromo(II), \mathrm{CrSO}_{4}, em solução aquosa. Assim a equação molecular é
\mathrm{Cr}(\mathrm{s}) + \mathrm{NiSO}_{4}(\mathrm{aq}) \longrightarrow \mathrm{Ni}(\mathrm{s}) + \mathrm{CrSO}_{4}(\mathrm{aq}).
  • Observação didática e realista: em química real o cromo também forma com frequência o estado de oxidação +3 ( \mathrm{Cr}^{3+}), o que levaria a uma equação balanceada diferente, por exemplo
2\mathrm{Cr}(\mathrm{s}) + 3\mathrm{NiSO}_{4}(\mathrm{aq}) \longrightarrow 3\mathrm{Ni}(\mathrm{s}) + \mathrm{Cr}_{2}(\mathrm{SO}_{4})_{3}(\mathrm{aq}),
mas nos exercícios escolares de fila de reatividade costuma-se usar a forma simples com \mathrm{Cr}^{2+} e escrever \mathrm{CrSO}_{4}.

Passo 7

Verificação de conservação de massa e carga (checagem rápida):
  • Na equação escolhida \mathrm{Cr}(\mathrm{s})+\mathrm{NiSO}_{4}(\mathrm{aq})\rightarrow\mathrm{Ni}(\mathrm{s})+\mathrm{CrSO}_{4}(\mathrm{aq}) os elementos e cargas estão balanceados em nível molecular (1 Cr, 1 Ni, 1 SO4) — está correta para o modelo \mathrm{Cr}^{2+}.

Resposta

\mathrm{Ni}(\mathrm{s})+\mathrm{CrSO}_{4}(\mathrm{aq})

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