Em contato com ar úmido, um telhado de cobre é lentamente coberto por uma camada verde de CuCO 3 , formado pela sequência de reações representadas pelas equações a seguir:
\begin{aligned} & 2 \mathrm{Cu}(\mathrm{~s})+\mathrm{O}_{2(\mathrm{~g})}+2 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{l}) \longrightarrow 2 \mathrm{Cu}(\mathrm{OH})_{2(\mathrm{~s})} \\\ & \mathrm{Cu}(\mathrm{OH})_{2(\mathrm{~s})}+\mathrm{CO}_{2(\mathrm{~g})} \longrightarrow \mathrm{CuCO}_{3(\mathrm{~s})}+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{(\mathrm{l})} \end{aligned}
Com relação ao processo global que ocorre, pode-se afirmar:
a) as duas reações são de oxirredução.
b) apenas a reação 1 é de oxirredução.
c) apenas a reação 2 é de oxirredução.
d) nenhuma das reações é de oxirredução.
e) o \mathrm{Cu}(\mathrm{s}) é o agente oxidante da reação 1.

Passo 1

O enunciado dá duas reações que ocorrem sequencialmente sobre cobre em contato com ar úmido:
\begin{aligned} & 2\mathrm{Cu}_{(s)}+\mathrm{O}_{2_{(g)}}+2\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(l)} \longrightarrow 2\mathrm{Cu(OH)}_{2_{(s)}}\\\ & \mathrm{Cu(OH)}_{2_{(s)}}+\mathrm{CO}_{2_{(g)}} \longrightarrow \mathrm{CuCO}_{3_{(s)}}+\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(l)} \end{aligned}
E apresenta as alternativas sobre o processo global:
a) as duas reações são de oxirredução.
b) apenas a reação 1 é de oxirredução.
c) apenas a reação 2 é de oxirredução.
d) nenhuma das reações é de oxirredução.
e) o \mathrm{Cu}_{(s)} é o agente oxidante da reação 1.
O que é pedido: identificar qual alternativa é verdadeira, ou seja, determinar se cada reação é de oxirredução (redox) e interpretar a alternativa (e) sobre agente oxidante.

Passo 2

Vamos lembrar, de forma bem prática, como reconhecer uma reação de oxirredução. Conceito e regra de bolso:
  • Uma reação é redox se há mudança nos números de oxidação (NOX) de algum elemento entre reagentes e produtos — isso significa transferência de elétrons.
  • Para atribuir números de oxidação, use regras simples:
    • Um elemento no seu estado livre (forma elementar) tem \mathrm{NOX}=0. Ex.: \mathrm{Cu}_{(s)}, \mathrm{O}_2 têm \mathrm{NOX}=0.
    • Hidrogênio ligado a não metais costuma ter \mathrm{NOX}=+1.
    • Oxigênio na maioria dos compostos costuma ter \mathrm{NOX}=-2.
    • A soma dos \mathrm{NOX} em uma espécie neutra é 0; em íons, é a carga do íon.
  • Se um átomo aumenta seu \mathrm{NOX} (por exemplo de 0 para +2), ele foi oxidado (perdeu elétrons). Se diminui (por exemplo de 0 para -2), foi reduzido (ganhou elétrons).
  • Agente redutor (reduz): é a espécie que é oxidada. Agente oxidante (oxida): é a espécie que é reduzida.
Vou aplicar essas regras passo a passo às duas reações.

Passo 3

Análise da reação 1:
2\mathrm{Cu}_{(s)}+\mathrm{O}_{2_{(g)}}+2\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(l)} \longrightarrow 2\mathrm{Cu(OH)}_{2_{(s)}}
Atribuindo números de oxidação:
  • Para \mathrm{Cu}_{(s)}: \mathrm{NOX}=0 (cobre metálico, estado elementar).
  • Para \mathrm{O}_2: \mathrm{NOX}=0 (oxigênio na forma molecular).
  • Em \mathrm{H}_2\mathrm{O}: \mathrm{H}=+1, \mathrm{O}=-2 (padrão).
  • Em \mathrm{Cu(OH)}_2: cada \mathrm{OH}^- tem carga -1. Dentro de \mathrm{OH}^-: \mathrm{H}=+1, \mathrm{O}=-2. A molécula é neutra, então o cobre deve compensar as duas cargas -1 dos grupos hidróxido: o \mathrm{Cu} tem \mathrm{NOX}=+2.
Resumo dos \mathrm{NOX} relevantes:
  • \mathrm{Cu}: 0 \longrightarrow +2 (aumentou → foi oxidado)
  • \mathrm{O} (do \mathrm{O}_2): 0 \longrightarrow -2 (diminuiu → foi reduzido)
Como há mudança de \mathrm{NOX} (Cu sofreu oxidação e O sofreu redução), a reação 1 é uma reação de oxirredução.

Passo 4

Mostro também as meias-reações (opcionais, só para visualizar a transferência de elétrons) em meio básico — isso explica por que surgem hidróxidos:
  • meia-oxidação (cobre):
\mathrm{Cu} \longrightarrow \mathrm{Cu}^{2+} + 2\mathrm{e}^-
  • meia-redução (oxigénio em meio aquoso básico):
\mathrm{O}_2 + 2\mathrm{H}_2\mathrm{O} + 4\mathrm{e}^- \longrightarrow 4\mathrm{OH}^-
Multiplicando a oxidação por 2 e somando, obtemos
2\mathrm{Cu} + \mathrm{O}_2 + 2\mathrm{H}_2\mathrm{O} \longrightarrow 2\mathrm{Cu}^{2+} + 4\mathrm{OH}^-,
que se combina para formar o precipitado \mathrm{Cu(OH)}_2. Isso confirma a transferência de elétrons: reação redox.

Passo 5

Análise da reação 2:
\mathrm{Cu(OH)}_{2_{(s)}}+\mathrm{CO}_{2_{(g)}} \longrightarrow \mathrm{CuCO}_{3_{(s)}}+\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(l)}
Atribuindo números de oxidação:
  • \mathrm{Cu} em \mathrm{Cu(OH)}_2 já vimos que é +2.
  • Em \mathrm{CuCO}_3, o íon \mathrm{CO}_3^{2-} tem carga -2. No carbonato, o oxigênio é -2 e o carbono tem \mathrm{NOX}=+4 (regra geral para \mathrm{CO}_3^{2-}). Para que a soma seja zero, \mathrm{Cu} tem \mathrm{NOX}=+2.
  • Carbono no \mathrm{CO}_2 tem \mathrm{NOX}=+4; no \mathrm{CO}_3^{2-} também é +4.
  • Hidrogênio e oxigênio em \mathrm{H}_2\mathrm{O} mantêm seus \mathrm{NOX} usuais.
Portanto os \mathrm{NOX} dos elementos importantes não mudam na reação 2 (Cu: +2 +2; C: +4 +4). Não há ganho ou perda de elétrons entre espécies. Conclusão: a reação 2 NÃO é uma reação de oxirredução. É uma reação ácido-base / formação de sal (o \mathrm{CO}_2 reage formando espécie carbonatada que substitui hidróxidos).

Passo 6

Agora respondo às alternativas com base nas análises:
  • a) “as duas reações são de oxirredução.” — Falso, pois a reação 2 não é redox.
  • b) “apenas a reação 1 é de oxirredução.” — Verdadeiro, porque demonstramos que reação 1 é redox e reação 2 não é.
  • c) “apenas a reação 2 é de oxirredução.” — Falso.
  • d) “nenhuma das reações é de oxirredução.” — Falso (a reação 1 é redox).
  • e) “o \mathrm{Cu}_{(s)} é o agente oxidante da reação 1.” — Falso. O \mathrm{Cu}_{(s)} é o que é oxidado (vai de 0 para +2), portanto é o agente redutor; o agente oxidante é a espécie que reduz o cobre, ou seja o \mathrm{O}_2 (que é reduzido).

Passo 7

Resumo final e incentivo: portanto a única alternativa correta é a (b) — apenas a primeira reação é de oxirredução. Você fez direitinho ao pedir para checar números de oxidação: isso resolve a maior parte dessas questões de química. Vai dar certo na prova — respira fundo e confia no passo a passo!

Resposta

b)

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