Um metal do 4^{\circ} 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.

Passo 1

O enunciado dá que um metal do 4^{\circ} 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 4^{\circ} 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 4^{\circ} período reage de forma muito espontânea com água? Vou listar rapidamente os candidatos do 4^{\circ} período que são metais: \text{K} (potássio), \text{Ca} (cálcio) e vários metais de transição ( \text{Fe, Cu, Zn,} etc.). Entre esses, os que reagem vigorosamente com água à temperatura ambiente são:
  • \text{K} (potássio, grupo 1 — metal alcalino): reage de forma muito violenta com água.
  • \text{Ca} (cálcio, grupo 2 — metal alcalino-terroso): reage com água, mas menos violentamente que \text{K}.
    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 \text{K}. Vou usar o comportamento típico de \text{K} (ou, de modo geral, de um metal alcalino) para analisar as afirmações.

Passo 3

Escrevendo a reação química típica de um metal alcalino M com água e explicando o que ocorre:
A reação global pode ser escrita como
2M + 2H_2O \rightarrow 2MOH + H_2\uparrow.
Exemplo concreto com potássio:
2K + 2H_2O \rightarrow 2KOH + H_2\uparrow.
Explicação passo a passo do porquê dessa equação:
  • O metal M tende a perder elétrons (oxida-se) formando o cátion M^+.
  • A água é reduzida em parte, formando íons hidróxido OH^- e gás hidrogênio H_2.
    Podemos ver as semi-reações (meio a meio) para entender a transferência de elétrons:
  • Oxidação do metal:
M \rightarrow M^{+} + e^{-}.
  • Redução da água (em meio neutro/ básica):
2H_2O + 2e^{-} \rightarrow H_2 + 2OH^{-}.
Somando as semi-reações (e multiplicando a de oxidação por 2 para balancear elétrons) obtém-se a equação global acima. Da equação global vemos explicitamente que o produto gasoso formado é \,H_2 (hidrogênio), e que se formam íons OH^{-}.

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 H_2 gasoso.
  • I (evolução de gás oxigênio): é falsa. A reação entre um metal alcalino e água não produz O_2. A água é reduzida a H_2 e os oxigênios da água ficam na forma de OH^{-} (não como O_2). A produção de O_2 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:
2M + 2H_2O \rightarrow 2MOH + H_2\uparrow.
O produto MOH (sob forma iônica, M^+ e OH^-) libera íons hidróxido OH^{-} em solução aquosa. A presença de excesso de OH^{-} 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 4^{\circ} período com água (interpretei como um metal alcalino como \text{K}) produz gás hidrogênio e íons hidróxido, logo produz H_2 e torna a solução básica. Logo as afirmações corretas são II e IV.

Resposta

(C)

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