Um metal do
período foi adicionado em água e uma reação muito espontânea e exotérmica aconteceu. São feitas as seguintes afirmações sobre o fenômeno em questão:
I. Ocorre a evolução de gás oxigênio.
II. Ocorre a evolução de gás hidrogênio.
III. A solução resultante é ácida.
IV. A solução resultante é básica.
Estão corretas as afirmações:
(A) apenas I e III.
(B) apenas II e III.
(C) apenas II e IV.
(D) apenas I e IV.
(E) apenas I, II e III.
I. Ocorre a evolução de gás oxigênio.
II. Ocorre a evolução de gás hidrogênio.
III. A solução resultante é ácida.
IV. A solução resultante é básica.
(A) apenas I e III.
(B) apenas II e III.
(C) apenas II e IV.
(D) apenas I e IV.
(E) apenas I, II e III.
Passo 1
O enunciado dá que um metal do
período foi colocado em água e ocorreu uma reação muito espontânea e exotérmica. Pede-se analisar quatro afirmações sobre o fenômeno e dizer quais são corretas:
- I. Ocorre a evolução de gás oxigênio.
- II. Ocorre a evolução de gás hidrogênio.
- III. A solução resultante é ácida.
- IV. A solução resultante é básica.
Informações relevantes fornecidas:
- O metal pertence ao
período da Tabela Periódica. - A reação com água foi “muito espontânea e exotérmica” (ou seja, ocorreu de forma vigorosa, liberando calor).
Passo 2
Qual metal do
período reage de forma muito espontânea com água? Vou listar rapidamente os candidatos do
período que são metais:
(potássio),
(cálcio) e vários metais de transição (
etc.). Entre esses, os que reagem vigorosamente com água à temperatura ambiente são:
-
(potássio, grupo 1 — metal alcalino): reage de forma muito violenta com água. -
(cálcio, grupo 2 — metal alcalino-terroso): reage com água, mas menos violentamente que .
Os metais de transição do período 4 normalmente NÃO reagem de forma muito espontânea com água pura (salvo reações especiais). Portanto, a descrição “muito espontânea e exotérmica” indica fortemente um metal alcalino, ou seja, especialmente. Vou usar o comportamento típico de (ou, de modo geral, de um metal alcalino) para analisar as afirmações.
Passo 3
Escrevendo a reação química típica de um metal alcalino
com água e explicando o que ocorre:
A reação global pode ser escrita como
A reação global pode ser escrita como
Exemplo concreto com potássio:
Explicação passo a passo do porquê dessa equação:
- O metal
tende a perder elétrons (oxida-se) formando o cátion . - A água é reduzida em parte, formando íons hidróxido
e gás hidrogênio .
Podemos ver as semi-reações (meio a meio) para entender a transferência de elétrons: - Oxidação do metal:
- Redução da água (em meio neutro/ básica):
Somando as semi-reações (e multiplicando a de oxidação por
para balancear elétrons) obtém-se a equação global acima. Da equação global vemos explicitamente que o produto gasoso formado é
(hidrogênio), e que se formam íons
.
Passo 4
Conclusões imediatas sobre as afirmações I e II:
- II (evolução de gás hidrogênio): é verdadeira, pois a equação mostra claramente a formação de
gasoso. - I (evolução de gás oxigênio): é falsa. A reação entre um metal alcalino e água não produz
. A água é reduzida a e os oxigênios da água ficam na forma de (não como ). A produção de só ocorreria em processos de oxidação muito diferentes (p.ex. eletrólise da água) e não na simples reação metal + água.
Passo 5
Conclusões sobre a acidez/basicidade da solução (afirmações III e IV):
- Observe a equação:
O produto
(sob forma iônica,
e
) libera íons hidróxido
em solução aquosa. A presença de excesso de
torna a solução básica (pH maior que 7).
- Portanto:
- IV (a solução resultante é básica): verdadeira.
- III (a solução resultante é ácida): falsa.
Passo 6
Resumo final lógico:
- A reação típica e muito espontânea de um metal do
período com água (interpretei como um metal alcalino como ) produz gás hidrogênio e íons hidróxido, logo produz e torna a solução básica. Logo as afirmações corretas são II e IV.
Resposta
(C)