O ciclo do cobre é um experimento didático em que o cobre metálico é utilizado como reagente de partida. Após uma sequência de reações (I, II, III, IV e V), o cobre retorna ao seu estado inicial ao final do ciclo.
A reação de redução do cobre ocorre na etapa
A) I.
B) II.
C) III.
D) IV.
E) V.
Resolução em Texto
Matérias Necessárias para a Solução:
- Química (Reações de Redox e Número de Oxidação – NOX).
Nível da Questão: Difícil.
Gabarito: E.
1º Passo: Análise do Comando e Definição do Objetivo
- Comando da Questão:
Identificar em qual etapa ocorre a redução do cobre no ciclo apresentado. - Palavras-chave:
- Redução;
- Número de oxidação (NOX);
- Ganho de elétrons.
- Objetivo:
Determinar a etapa em que o cobre sofre redução, ou seja, o momento em que ocorre ganho de elétrons e diminuição de seu número de oxidação (NOX). - Dica Geral:
⚠️ A redução está associada ao ganho de elétrons, reduzindo o NOX da espécie química.
2º Passo: Tradução e Interpretação do Ciclo
- Etapa I:
- O cobre metálico (NOX = 0) reage com HNO₃, formando Cu(NO₃)₂, onde o NOX do cobre passa a ser +2 (oxidação).
- Etapa II:
- O Cu(NO₃)₂ reage com NaOH, formando Cu(OH)₂. O NOX do cobre permanece +2 (sem alteração de NOX).
- Etapa III:
- O Cu(OH)₂, ao ser aquecido (Δ), forma CuO. O NOX do cobre permanece +2 (sem alteração de NOX).
- Etapa IV:
- O CuO reage com H₂SO₄, formando CuSO₄. O NOX do cobre continua +2 (sem alteração de NOX).
- Etapa V:
- O CuSO₄ reage com Zn em meio ácido (HCl), onde o Zn é oxidado de 0 para +2, e o Cu²⁺ (NOX = +2) é reduzido para Cu metálico (NOX = 0). Nesta etapa ocorre a redução do cobre.
3º Passo: Explicação de Conceitos Necessários
- Reações Redox:
Reações que envolvem transferência de elétrons.- Oxidação: Perda de elétrons (aumento do NOX).
- Redução: Ganho de elétrons (diminuição do NOX).
- Número de Oxidação (NOX):
Indica o estado de oxidação de um elemento em uma substância. - Redução do Cobre:
Ocorre na etapa V, onde Cu²⁺ (NOX = +2) ganha dois elétrons, transformando-se em Cu metálico (NOX = 0).
4º Passo: Análise das Alternativas
- A) Etapa I:
Incorreta. Ocorre a oxidação do cobre metálico (NOX = 0) para Cu²⁺ (NOX = +2). - B) Etapa II:
Incorreta. O Cu(NO₃)₂ é convertido em Cu(OH)₂, mas o NOX do cobre permanece +2. - C) Etapa III:
Incorreta. O Cu(OH)₂ é transformado em CuO, mas o NOX do cobre continua sendo +2. - D) Etapa IV:
Incorreta. O CuO é convertido em CuSO₄, mas o NOX do cobre permanece +2. - E) Etapa V:
Correta. O Cu²⁺ (NOX = +2) presente no CuSO₄ é reduzido para Cu metálico (NOX = 0) por ganho de dois elétrons. - Dica Geral:
⚠️ Para identificar uma redução, analise onde ocorre diminuição do NOX devido ao ganho de elétrons.
5º Passo: Conclusão e Justificativa Final
- Conclusão:
A alternativa correta é E, pois na etapa V ocorre a redução do Cu²⁺ (NOX = +2) para Cu metálico (NOX = 0) pela reação com Zn em meio ácido. - Resumo Final:
No ciclo do cobre, a redução ocorre quando o íon Cu²⁺ do CuSO₄ ganha elétrons e retorna ao estado metálico (NOX = 0), caracterizando a etapa V como o momento de redução.
