Um fio de ferro e um fio de prata foram imersos em um recipiente contendo uma solução de sulfato de cobre (II), de cor azul. Após algum tempo, observou-se que o fio de ferro ficou coberto por uma camada de cobre metálico, o de prata permaneceu inalterado e a solução adquiriu uma coloração amarelada.
Com relação a essas observações, é correto afirmar que:
a) a oxidação do ferro metálico é mais fácil que a do cobre metálico.
b) a solução ficou amarelada devido à presença de íons
.
c) a substituição do sulfato de cobre (II) pelo cloreto de cobre (II) não levaria às mesmas observações.
Com relação a essas observações, é correto afirmar que:
a) a oxidação do ferro metálico é mais fácil que a do cobre metálico.
b) a solução ficou amarelada devido à presença de íons
c) a substituição do sulfato de cobre (II) pelo cloreto de cobre (II) não levaria às mesmas observações.
Passo 1
Enunciado e dados observacionais (o que o problema dá e o que pede):
- Dois fios foram imersos numa solução de sulfato de cobre(II) (solução azul).
- Observações após algum tempo:
- O fio de ferro ficou coberto por uma camada de cobre metálico.
- O fio de prata permaneceu inalterado.
- A solução adquiriu uma coloração amarelada.
- Afirmações a avaliar:
- (a) a oxidação do ferro metálico é mais fácil que a do cobre metálico;
- (b) a solução ficou amarelada devido à presença de íons
; - (c) a substituição do sulfato de cobre(II) pelo cloreto de cobre(II) não levaria às mesmas observações.
- Objetivo: dizer quais afirmações estão corretas e justificar, usando as observações dadas.
Passo 2
Escrevendo a reação química que explica a deposição de cobre sobre o ferro e explicando oxidação/redução de forma simples.
- Quando um metal sólido
reduz um íon metálico em solução , isso é uma reação de substituição redox: o metal é oxidado (perde elétrons) e o íon é reduzido (ganha elétrons). - No caso observado, o cobre depositado vem da redução de
e o ferro metálico foi oxidado. As meias-reações são:
- Somando as duas meias-reações (elétrons se cancelam) obtemos a reação global:
- Essa equação explica: o fio de ferro perde elétrons (oxida) formando
na solução e cobre metálico se deposita sobre o ferro.
Passo 3
Por que o ferro se oxida e a prata não? Usando potenciais padrão (ou a série de atividade) explico de modo direto e prático.
- Regra prática para prova: um metal colocado numa solução de íons de outro metal desloca (substitui) o íon se o metal sólido for mais facilmente oxidável (isto é, tiver menor potencial de redução padrão) que o metal em solução. Ou, dito de outro jeito: metais “menos nobres” deslocam metais “mais nobres”.
- Valores padrão (importante decorar ou usar a série na prova; aqui só mostro os números para justificar):
- Interpretação simples: quanto menor (mais negativo) o potencial de redução, mais fácil é oxidar o metal correspondente. Aqui
é muito menor que , então o ferro metálico é mais facilmente oxidado que o cobre metálico — por isso a reação com depósito de cobre acontece. - Para a prata:
é maior que . Isso significa que a prata é mais nobre (menos facilmente oxidável) que o cobre; logo a prata não doa elétrons para reduzir e permanece inalterada. Isso concorda com a observação experimental.
Passo 4
Explicando a coloração: por que a solução ficou amarelada e não azul?
- Antes: solução de sulfato de cobre(II) está azul devido à presença de
(característica clássica: íons aquosos são azuis). - Depois da reação: muitos íons
foram consumidos (reduzidos a ), portanto a cor azul desaparece. - A solução passa a conter
(formado pela oxidação do ferro). Íons em solução têm cor esverdeada-pálida (pouco intensa). Além disso, é facilmente oxidado pelo oxigênio dissolvido em :
- Íons
têm coloração amarelada a castanha clara. Então a observação de uma solução amarelada é compatível com formação de seguida de oxidação parcial a pela exposição ao ar. Logo a cor amarelada NÃO vem de (que é azul) — portanto a afirmação (b) é falsa.
Passo 5
Analisando a pergunta (c): trocar
por
mudaria o que observamos?
- O que importa para a reação de substituição é a presença do íon
em solução e a reatividade relativa dos metais. Tanto o sal quanto entregam em solução aquosa. - Portanto, a reação redox principal permanece a mesma:
- Consequências qualitativas iguais: cobre metálico deposita sobre o ferro; prata permanece inalterada; solução perde a cor azul do cobre e passa a conter íons de ferro (podendo ficar amarelada por formação de
). - Observação prática: o ânion (sulfato
ou cloreto ) pode influenciar detalhes secundários (por exemplo, formação de complexos em soluções muito concentradas de cloreto, ou solubilidade de alguns sais), mas não impede a substituição por em condições usuais. Logo a troca por levaria, em termos qualitativos, às mesmas observações. Portanto a afirmação (c) — que diz que a substituição não levaria às mesmas observações — é falsa.
Passo 6
Resumindo a lógica em forma de “como resolver na prova” (dica prática):
- Identifique os íons metálicos presentes (
) e os metais sólidos postos na solução ( , ). - Use a série de atividade ou os potenciais padrão: metálicos com menor potencial de redução (mais negativos) oxidam-se e deslocam íons de metais com maior potencial.
- Verifique cores típicas:
azul; esverdeado pálido; amarelo‑acastanhado — isso ajuda a explicar mudança de cor. - Conclua se a substituição de ânions muda qualitativamente a reação: se o íon metálico for o mesmo (
), efeito principal mantém-se.
Resposta
a) Verdadeira
b) Falsa
c) Falsa
b) Falsa
c) Falsa