Analise as seguintes alternativas:
I. O chumbo metálico funciona como o agente redutor.
II. O óxido de chumbo (IV) funciona como catodo da bateria e o chumbo, como o anodo.
III. Os íons
são reduzidos.
IV. Um dos produtos da reação é o sulfato de chumbo IV.
I. O chumbo metálico funciona como o agente redutor.
II. O óxido de chumbo (IV) funciona como catodo da bateria e o chumbo, como o anodo.
III. Os íons
IV. Um dos produtos da reação é o sulfato de chumbo IV.
Passo 1
O enunciado apresenta a reação
Você pede para analisar as quatro alternativas I, II, III e IV (dizer se são verdadeiras ou falsas).
Informações dadas que vamos usar:
Informações dadas que vamos usar:
- Reagentes:
, , e . - Produtos:
e . - As quatro afirmações a decidir: I (chumbo metálico é agente redutor), II (onde estão cátodo/anodo), III (se
é reduzido), IV (se um produto é sulfato de chumbo IV).
Passo 2
Antes de resolver, preciso te explicar os conceitos que vamos usar — prometo que é na moral, devagarinho.
Definições essenciais (explicadas):
- Oxidação: é perda de elétrons. Uma espécie que sofre oxidação aumenta seu número de oxidação.
- Redução: é ganho de elétrons. Uma espécie que sofre redução diminui seu número de oxidação.
- Agente redutor: dona dos elétrons, isto é, a espécie que é oxidada (doa elétrons).
- Agente oxidante: aceita elétrons, isto é, a espécie que é reduzida (recebe elétrons).
- Anodo e catodo (em uma bateria):
- Anodo: eletrodo onde ocorre oxidação.
- Catodo: eletrodo onde ocorre redução.
Como determinar se algo foi oxidado/reduzido: atribuímos números de oxidação (NOX) aos elementos antes e depois e vemos quem mudou.
Passo 3
Vamos atribuir números de oxidação (NOX) aos elementos importantes na reação.
Regra prática: metais puros têm NOX
. Oxigênio em compostos (salvo peróxidos) tem NOX
. Hidrogênio ligado a não-metais tem NOX
. No íon sulfato
, a soma dos NOX é
, cada oxigênio é
então enxofre fica com
. Vou usar essas regras.
- Para
: elementar tem NOX . - Para
: cada vale , dois oxigênios dão ; para neutralidade, deve ser . Logo NOX de em é . - Em
: o ânion tem carga ; logo deve ter NOX para neutralizar e formar o sal neutro . Assim NOX de em é . - Para
: NOX do hidrogênio é . Em , o H tem NOX (e O ).
Passo 4
Agora vemos quais espécies mudaram de NOX (ou seja, quem foi oxidado e quem foi reduzido).
- O chumbo metálico: começa NOX
( ) e termina NOX (em ). Como o NOX aumentou ( ), o chumbo foi oxidado — ou seja, perdeu elétrons. Portanto o chumbo metálico é o agente redutor (porque é quem doa elétrons). - O chumbo no
: começa NOX e termina NOX (em ). Como o NOX diminuiu ( ), esse chumbo foi reduzido — ou seja, ganhou elétrons. Logo atua como agente oxidante (aceita elétrons).
Isso responde diretamente a I: o chumbo metálico funciona como agente redutor — verdadeiro.
Passo 5
Ligando aos termos anodo/catodo:
- No anodo ocorre oxidação. Vimos que
é oxidado. Logo o anodo é o eletrodo onde está o chumbo metálico. - No catodo ocorre redução. Vimos que
em é reduzido. Logo atua como catodo.
Portanto a afirmação II (óxido de chumbo(IV) como cátodo e chumbo metal como ânodo) é verdadeira.
Passo 6
Agora sobre
: a alternativa III diz que os íons
são reduzidos.
Compare NOX do hidrogênio antes e depois:
- Em
o H tem NOX . - Em
o H também tem NOX .
O NOX do H não muda, portanto o hidrogênio não é reduzido nem oxidado. O papel dos
na reação é participar do balanceamento (combinar com oxigênios e elétrons na meia-reação do cátodo para formar água), mas eles próprios não mudam de NOX. Conclusão: III é falsa.
Passo 7
Verificando a alternativa IV: “Um dos produtos da reação é o sulfato de chumbo IV.”
- O produto presente na equação é
. Nele o chumbo tem NOX (isto é, é chumbo(II), não chumbo(IV)). - O sulfato de chumbo(IV) seria uma fórmula diferente (para
combinar com sulfato seria necessário outro arranjo de cargas), mas não aparece aqui. Portanto não é produzido sulfato de chumbo IV.
Conclusão: IV é falsa.
Passo 8
Para fixar a ideia, escrevo as meias-reações (forma clássica usada para baterias) — isso mostra claramente a transferência de elétrons.
Meia-reações (tomando o ânion sulfato
como participante; na equação original o
fornece o sulfato e prótons):
Anodo (oxidação do chumbo metálico):
Anodo (oxidação do chumbo metálico):
Catodo (redução do
):
Somando as duas meias-reações os elétrons se cancelam e obtemos a reação global dada. Nessas meias-reações fica claro que os elétrons saem do
metálico (anodo) e entram no
do
(catodo).
Passo 9
Resumo final do raciocínio lógico aplicado às alternativas:
- I: verdadeiro (Pb metálico é oxidado → é agente redutor).
- II: verdadeiro (PbO2 é reduzido → catodo; Pb metálico é oxidado → anodo).
- III: falso (H+ mantém NOX
→ não é reduzido). - IV: falso (produto é
, chumbo(II), não sulfato de chumbo(IV)).
Resposta
I. Verdadeira
II. Verdadeira
III. Falsa
IV. Falsa
II. Verdadeira
III. Falsa
IV. Falsa