Ficha nº8

Força relativa de oxidantes e redutores; corrosão

1. Na figura seguinte, estão representados quatro gobelés com soluções nos quais foram colocadas barras de níquel.

1.1 Identifique os gobelés em que se observa reação.

1.2 Ordene os metais por ordem crescente do seu poder redutor.

1.3 Escreva as equações químicas que traduzem as reações ocorridas.

1.4 Indique, justificando, qual é o metal que pode ser utilizado na proteção do níquel.

2. Observe a imagem seguinte, em que uma barra de zinco sólida é corroída por ação de uma solução contendo catião cobre (II).

 

2.1. Escreva a equação de oxidação-redução que traduz a reação que está a decorrer no copo.

2.2. O alumínio tem maior poder redutor do que o zinco, pelo que, das misturas seguintes, apenas uma irá reagir. Identifique a opção que contém a mistura reativa.

(A) Zn (s) + Al (s)

(B) Zn (s) + Al3+ (aq)

(C) Zn2+ (aq) + Al3+ (aq)

(D) Zn2+ (aq) + Al (s)

3. São dadas algumas informações acerca da reatividade de quatro hipotéticos metais X, Y, Z e W.

• W não reage com ácidos diluídos.

• Os metais X e Y reagem lentamente com ácidos.

• O metal Z reduz os iões de Y do sal sulfato de Y em solução.

• O metal Z não reduz os iões de X do sal cloreto de X em solução.

O metal mais reativo dos quatro indicados é um dos seguintes. Selecione-o.

(A) W

(B) Y

(C) Z

(D) X

4. Considere as questões seguintes sobre oxidação-redução.

4.1. Dada a equação química:

P (s) + HNO3 (aq) + H2O2  (aq) H3PO4 (aq) + NO (g)

Selecione a opção que completa corretamente a seguinte frase.

Nesta reação ...

(A) ... não há troca de eletrões.

(B) ... o fósforo sofre redução.

(C) ... o nitrogénio sofre oxidação.

(D) ... o fósforo sofre oxidação.

4.2. O ferro, pela ação de um ácido forte em solução aquosa, sofre corrosão, a qual pode ser representada pela equação:

Fe (s) + 2 H+ (aq) Fe2+ (aq) + H2 (g)

Selecione a opção que completa corretamente a seguinte frase.

É correto afirmar, relativamente a esta reação, que ...

(A) ... o ião hidrogénio sofre oxidação.

(B) ... o ferro sofre oxidação.

(C) ... o ião hidrogénio sofreu uma variação do número de oxidação igual + 1.

(D) ... o ião ferro sofreu uma variação do número de oxidação igual a - 2.

4.3. Considere as equações (I) e (II), que representam reações que ocorrem na água, espontaneamente, no sentido indicado.

(I) Fe (s) + 2 Ag+ (aq) Fe2+ (aq) + 2 Ag (s)

(II) 2 Al (s) + 3 Fe2+ (aq) 2 Al3+ (aq) + 3 Fe (s)

4.3.1. Escreva a semiequação de oxidação que ocorre na reação (I).

4.3.2. Identifique os pares conjugados de oxidação-redução na reação (II).

4.3.3. Construa uma série eletroquímica onde ordene, por ordem crescente de poder redutor, os três metais envolvidos nas reações (I) e (II).

5. O ferro e o estanho são metais usados em construção naval. O poder oxidante do catião estanho (II), Sn2+, é maior que o poder oxidante do catião ferro (II), Fe2+.

Conclua, justificando, qual dos dois metais poderá sofrer oxidação em maior extensão.

6. Um parafuso de níquel prende uma porca de cobre. Este conjunto foi colocado num recipiente que contém uma solução diluída de ácido clorídrico HCl (aq). Nesse recipiente ocorre uma reação de oxidação-redução.

Consultando a série eletroquímica e a tabela, responda:

6.1. Qual dos metais sofre corrosão? Justifique.

6.2. Escreva a equação da reação global que ocorre no recipiente.

6.3. Cite duas evidências experimentais que indicam a ocorrência de reação química no processo descrito anteriormente.

7. Considere a equação química seguinte:

2 HCl (aq) + Mg (s) → MgCl2 (q) + H2 (g)

Para esta reação indique:

7.1. o elemento cujo átomo perdeu eletrões;

7.2. o elemento oxidante e o elemento redutor;

7.3. a espécie oxidada e a espécie reduzida.

8. A obtenção de cobre metálico, Cu, a partir de uma solução com ião cobre (II), Cu2+, pode ser feita por transformação de alumínio, Al, em ião alumínio, Al3+.

Escreva as equações das semirreações que ocorrem, identificando qual é a semirreação de oxidação e qual é a semirreação de redução.

9. Considere as seguintes afirmações:

I. O melhor agente redutor é o mercúrio (Hg).

II. O alumínio cede eletrões mais facilmente que o zinco.

III. A reação Cu2+ (aq) + Hg (f) → Cu (s) + Hg2+ (l) é espontânea.

IV. O ião Al3+ recebe eletrões mais facilmente que o ião Cu2+.

V. Pode guardar-se uma solução de FeSO4 num recipiente de cobre.

Com base na série eletroquímica, selecione a opção que contém somente afirmações verdadeiras.

(A) I, II e IV.

(B) II, III e IV.

(C) II e V.

(D) I, III e V.

10. O aço inoxidável é uma liga de ferro e cromo amplamente utilizada em materiais presentes no dia a dia, desde pontes e edifícios até aos talheres. Para além de outras propriedades, o aço inoxidável destaca-se pela sua resistência à corrosão pelo ar atmosférico. Para investigar as propriedades redutoras do crómio, foram colocadas três placas deste metal em três soluções aquosas diferentes, como representado na figura seguinte.

10.1. Tendo em conta a disposição dos seguintes metais na série eletroquímica:

a) Selecione a opção correta:

(A) Ocorre reação nos três gobelés.

(B) Ocorre reação apenas nos gobelés 2 e 3.

(C) Ocorre reação apenas no gobelé 1.

(D) Não ocorre reação em nenhum dos gobelés.

b) Coloque os iões metálicos por ordem crescente do poder oxidante.

c) Escreva as semiequações de oxidação e de redução que ocorre no gobelé onde se deu a reação.

11. Quando uma moeda de níquel é mergulhada numa solução de cloreto de chumbo (II), ocorre a reação traduzida por:

Ni (s) + Pb2+ (aq) Ni2+ (aq) + Pb (s)

a) Qual é a espécie química com maior poder oxidante?

(A) Ni

(B) Pb2+

(C) Ni2+

(D) Pb

b) Qual é a espécie química com maior poder redutor?

(A) Ni

(B) Pb2+

(C) Ni2+

(D) Pb

12. Em quatro tubos de ensaio contendo uma solução aquosa de HCl 2,0 mol dm-3 colocou-se um pedaço de metal pela ordem seguinte: Mg, Zn, Fe e Cu, como a figura indica.
Cerca de 1 h depois, observaram-se os tubos e o resultado foi o seguinte: em Mg há uma pequena libertação de bolhas gasosas assim como em Fe. Em Zn há abundante libertação de bolhas gasosas. Em Cu, não se nota qualquer alteração.

12.1. Indique os tubos onde se afigura ter havido reação e os que não apresentam qualquer evidência de ter ocorrido reação química.

12.2. Indique se os factos observados estão de acordo com as previsões que se podem fazer através da série eletroquímica.

12.3. Represente as reações ocorridas pelas respetivas reações químicas.

12.4. Numa das reações ocorridas, indique a espécie:

A - oxidante

B - redutora

C - oxidada

D - reduzida

12.5. Indique a variação do número de oxidação nas espécies oxidada e reduzida selecionadas em 17.4.

13. Sabendo que o cromo tem maior tendência para se oxidar do que o cobre, teria sentido guardar uma solução contendo iões cromo num recipiente de cobre?

14. Os iões estanho (IV) e ferro (II) reagem de acordo com:

Sn4+ (aq) + 2 Fe2+ (aq) Sn2+ (aq) + 2 Fe3+ (aq)

Escreva a equação da semirreação de redução.

15. A figura B representa uma experiência realizada por alunos no laboratório da escola: num copo, contendo solução de ácido nítrico concentrado, mergulharam uma placa de cobre. A figura evidencia sinais de forte reação com libertação dos chamados 'vapores rutilantes' de cor castanho-avermelhada de NO2 (g).

15.1. Retirando outros dados da figura, indique:

15.1.1. o que aconteceu ao cobre;

15.1.2. de onde provém o gás NO2.

15.2. Um aluno classificou esta reação como sendo de ácido-base. Concorda com esta classificação? Justifique.

15.3. Sabendo que nas fichas de segurança do ácido nítrico e do dióxido de nitrogénio estão registados os pictogramas da Fig. A, indique os EPI (Equipamento de Proteção Individual) que os alunos tiveram de usar para a realização desta experiência e outros cuidados de segurança geral que tiveram de assegurar.

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