QUÍMICA - Sistema UNO de Ensino

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T Ó P I C O Sistema de Ensino 2 1. Reações de deslocamento envolvendo metais, 6 2. Reações de deslocamento envolvendo não-metais, 7 1. REAÇÕES DE DESLOCAMENTO ENVOLVENDO METAIS Considere as seguintes experiências: • colocar uma placa de zinco metálico numa solução aquosa de CuSO4; • colocar uma placa de cobre metálico numa solução aquosa de ZnSO4. Observações macroscópicas Observa-se a formação de um depósito de cobre na superfície da placa. Uma análise mostra que ocorre também a passagem de zinco, na superfície da placa para a solução, na forma de ZnSO 4. Não se observa evidência de reação. Figura 1 CuSO 4(aq) ZnSO 4(aq) Cu Zn Análise microscópica Ensino Médio Uno Modular Química Módulo 5 Ensino Médio Uno Modular Química Módulo 5 428 429 ZnSO 4(aq) No primeiro caso, ocorreu uma reação química, na qual o zinco da placa passou para a solução e o cobre da solução, para a placa. Dizemos que o zinco deslocou o cobre. Zn 1 CuSO 4 uuq Cu 1 ZnSO 4 O zinco consegue deslocar o cobre Já no segundo caso, o cobre da placa não desloca o zinco da solução: Cu 1 ZnSO 4 uuq não há reação O cobre não consegue deslocar o zinco Podemos executar uma experiência mais ampla, semelhante à que acabamos de descrever, mas que envolve outros metais. Assim, por exemplo, utilizando Cu ZnSO 4(aq) Cu Reações de deslocamento placas de zinco, níquel e cobre e soluções de ZnSO 4, NiSO 4 e CuSO 4, podemos, experimentalmente, construir a tabela a seguir: S o l u ç õ e s ZnSO 4 NiSO 4 CuSO 4 Placas metálicas Zn Ni Cu — Ocorre reação Ocorre reação Não ocorre reação Como podemos perceber, a placa de zinco possui maior tendência para reagir que as demais; já a de cobre possui a menor tendência das três. Zn . Ni . Cu — Ocorre reação Aumenta a tendência de o metal reagir Não ocorre reação Não ocorre reação Vamos chamar de reatividade de um metal a capacidade que ele possui para deslocar outro em uma reação de deslocamento. Assim: Zn . Ni . Cu Aumenta a reatividade do metal Zn 1 NiSO4 uq Ni 1 ZnSO4 Reatividade Zn . Ni Zn 1 CuSO4 uq Cu 1 ZnSO4 Reatividade Zn . Cu Ni 1 ZnSO4 uq não ocorre Reatividade Ni , Zn Ni 1 CuSO4 uq Cu 1 NiSO4 Reatividade Ni . Cu Cu 1 ZnSO4 uq não ocorre Reatividade Cu , Zn Cu 1 NiSO4 uq não ocorre Reatividade Cu , Ni Figura 2 Ao mergulhar um fio de cobre numa solução aquosa de nitrato de prata, forma-se um depósito de prata metálica sobre o fio. A reação permite comparar a reatividade do cobre à da prata. É o tema da questão 3 (atividades). — ANDREW SYRED / SCIENCE PHOTO LIBRARY-STOCK PHOTOS Reprodução proibida. Art.184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. Reprodução proibida. Art.184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. Reações de metais com ácidos Considere quatro copos contendo soluções aquosas de HCl. Vamos colocar em cada um deles um metal diferente e observar se ele será ou não corroído pelo ácido. Observações macroscópicas Figura 3 Cu Zn HCl (aq) Observa-se desprendimento de bolhas de gás hidrogênio da superfície do zinco e do ferro HCl (aq) Análise microscópica O que aconteceu nos quatro casos pode ser representado como segue, sendo que, onde ocorreu reação, podemos dizer que o hidrogênio do ácido em solução foi deslocado pelo metal. Zn 1 2 HCl uq H2 1 ZnCl2 Zinco e ferro Fe 1 2 HCl uq H2 1 FeCl conseguem deslocar 2 o hidrogênio; cobre Cu 1 2 HCl uq não ocorre e ouro, não. Au 1 2 HCl uq não ocorre Conclui-se facilmente com esses resultados experimentais que zinco e ferro são mais reativos que o hidrogênio, e cobre e ouro, menos. Através de muitas experiências desse tipo, os químicos puderam construir uma fila de reatividade envolvendo os metais e o hidrogênio. FILA DE REATIVIDADE DOS METAIS 144424443 Reatividade aumenta Li . K . Ca . Na . Mg . Al . Zn . Cr . Fe . Ni . Sn . Pb . H . Cu . Hg . Ag . Au 1442443 144424443 1442443 Alcalinos e Metais mais comuns Metais nobres alcalino-terrosos no nosso cotidiano 14444444244444443 1442443 Reagem com HCl Não reagem com HCl Aumenta a nobreza Entende-se por nobreza a característica de um metal não apresentar tendência a tomar parte em reações de deslocamento. Assim, podemos dizer que nobreza é o oposto de reatividade. Au Fe Com cobre e ouro não se observa evidência de reação Os metais mais nobres (menos reativos) que o hidrogênio (Cu, Hg, Ag, Au) não são deslocados por ele, ou seja, não reagem com ácidos como o HCl. 2. REAÇÕES DE DESLOCAMENTO ENVOLVENDO NÃO-METAIS Considere dois copos contendo soluções de NaBr e NaCl. Vamos adicionar Cl2 ao primeiro e Br2 ao segundo. Observações macroscópicas “Água de cloro” (amarelo-clara) Aqui aparecerá uma coloração alaranjada, evidenciando a formação de bromo (Br 2 ) Figura 4 Cl 2(aq) NaBr (aq) (incolor) NaCl (aq) (incolor) Análise microscópica No primeiro copo ocorreu reação formando bromo (Br2), comprovando-se que o cloro deslocou o bromo, sendo, portanto, mais reativo que ele: Cl 2 1 2 NaBr uq Br 2 1 2 NaCl Reatividade Cl . Br O cloro consegue deslocar o bromo Já no segundo copo não houve reação, evidenciando-se que o bromo é menos reativo que o cloro e, dessa forma, não consegue deslocá-lo: Br 2 1 2 NaCl uq não ocorre Reatividade Cl . Br O bromo não consegue deslocar o cloro Fundamentados em experiências desse tipo, os químicos construíram uma fila de reatividade para os ametais. FILA DA REATIVIDADE DOS NÃO-METAIS F . O . Cl . Br . I . S Reatividade aumenta Br 2(aq) “Água de bromo” (alaranjada) Aqui não se observará evidência de reação É muito importante você perceber que o que rege as reações de deslocamento se resume em duas filas de reatividade: a dos metais e a dos não-metais. Um membro de uma dessas filas, se for mais reativo, deslocará outro elemento, membro da mesma fila. Um membro de uma fila nunca deslocará um membro da outra. Sistema de Ensino
Atividades Para responder a essa questão, devemos verificar se o elemento que está sendo deslocado é menos reativo que aquele que o está deslocando, pois essa é a condição necessária para a ocorrência de uma reação de deslocamento. Zn 1 2 AgNO 3 uq 2 Ag 1 Zn(NO 3) 2 O zinco está deslocando a prata Consultando a fila de reatividade dos metais, vemos que Zn é mais reativo que Ag. Assim, essa reação ocorre. b) 2 Ag 1 H 2SO 4 uq H 2 1 Ag 2SO 4 2 Ag 1 H 2SO 4 uq H 2 1 Ag 2SO 4 A prata está deslocando o hidrogênio Consultando a fila de reatividade dos metais, vemos que Ag não é mais reativa que H. Assim, essa reação não ocorre. Não, pois cobre não é mais reativo que níquel. b) Mg 1 SnSO 4 uq Sn 1 MgSO 4 Sim, pois magnésio é mais reativo que estanho. c) Ni 1 HgCl 2 uq NiCl 2 1 Hg Sim, pois níquel é mais reativo que mercúrio. d) Mg 1 2 HCl uq MgCl 2 1 H 2 Sim, pois magnésio é mais reativo que hidrogênio. e) CaBr 2 1 2 Ag uq Ca 1 2 AgBr Não, pois prata não é mais reativa que cálcio. f) 6 Au 1 2H 3PO 4 uq 3 H 2 1 2 Au 3PO 4 Não, pois ouro não é mais reativo que hidrogênio. g) 2 HCl 1 Sn uq H 2 1 SnCl 2 Sim, pois estanho é mais reativo que hidrogênio. O cobre deslocou a prata e, portanto, o cobre é mais reativo que a prata. b) Equacione a reação envolvida. Cu 1 2 AgNO 3 uq 2 Ag 1 Cu(NO 3) 2 Sistema de Ensino Ensino Médio Uno Modular Química Módulo 5 Ensino Médio Uno Modular Química Módulo 5 430 431 1 Preveja se as seguintes reações ocorrem ou não: a) Zn 1 2 AgNO 3 uq 2 Ag 1 Zn(NO 3) 2 2 Faz parte da metodologia científica elaborar previsões baseadas em conceitos já estabelecidos. Preveja, consultando a fila de reatividade, se as seguintes reações podem ocorrer ou não: a) Cu 1 NiCl 2 uq Ni 1 CuCl 2 3 Analise a foto da página 6 e responda às questões. a) A ocorrência dessa reação permite comparar a reatividade do cobre à da prata. Compare-as sem recorrer à fila de reatividade. 4 Equacione as seguintes reações, caso ocorram: a) Mg 1 ZnSO 4 uq Mg 1 ZnSO 4 uq Zn 1 MgSO 4 b) Au 1 NaCl uq Não ocorre, pois o ouro não é mais reativo que o sódio. c) Zn 1 Cr 2(SO 4) 3 uq 3 Zn 1 Cr 2(SO 4) 3 uq 2 Cr 1 3 ZnSO 4 d) alumínio metálico 1 cloreto de cobre (II) uq 2 Al 1 3 CuCl 2 uq 3 Cu 1 2 AlCl 3 e) zinco metálico 1 ácido clorídrico uq Zn 1 2 HCl uq H 2 1 ZnCl 2 f) cobre metálico 1 ácido fosfórico uq Não ocorre, pois o cobre não é mais reativo que o hidrogênio. g) ferro metálico 1 ácido bromídrico uq Fe 1 2 HBr uq H 2 1 FeBr 2 h) alumínio metálico 1 ácido clorídrico uq Informação necessária: Na reação de um metal com ácido, liberando hidrogênio, se o metal possuir duas cargas iônicas diferentes, ele aparecerá nos produtos com a carga menor. 2 Al 1 6 HCl uq 3 H 2 1 2 AlCl 3 5 Preveja, com base na fila de reatividade, se as seguintes reações podem ocorrer ou não: a) I 2 1 2 NaBr uq Br 2 1 2 NaI Não, pois iodo não é mais reativo que bromo. b) Br 2 1 2 KCl uq Cl 2 1 2 KBr Não, pois bromo não é mais reativo que cloro. c) Cl 2 1 Na 2S uq 2 NaCl 1 S Sim, pois cloro é mais reativo que enxofre. d) 3 F 2 1 2 AlCl 3 uq 2 AlF 3 1 3 Cl 2 Sim, pois flúor é mais reativo que cloro. 6 Equacione as seguintes reações, caso ocorram (consulte a fila de reatividade): a) Cl 2 1 NaBr uq Cl 2 1 2 NaBr uq Br 2 1 2 NaCl b) Br 2 1 NaI uq c) I 2 1 KCl uq d) F 2 1 CaBr 2 uq ➔ Br 2 1 NaI uq I 2 1 2 NaBr Não ocorre, pois iodo não é mais reativo que cloro. F 2 1 CaBr 2 uq Br 2 1 CaF 2 Exercícios complementares: 1 a 9 Reprodução proibida. Art.184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. Reprodução proibida. Art.184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. S o l u ç õ e s Mg(NO 3) 2 Pb(NO 3) 2 Exercícios 1 Dispondo de soluções aquosas de Cu(NO 3) 2, Mg(NO 3) 2 e Pb(NO 3) 2 e de placas dos metais cobre, magnésio e chumbo, um estudante fez experiências colocando as placas dentro das soluções. Com os resultados, ele montou a seguinte tabela: Cu(NO 3) 2 — Placas metálicas Cu Mg Pb Não ocorre reação Não ocorre reação Ocorre reação Baseado na tabela (sem consultar a fila de reatividade): a) coloque esses metais em ordem crescente de reatividade; b) coloque esses metais em ordem crescente de nobreza. 2 A, B, C e D são quatro metais dos quais apenas A e B reagem com ácido clorídrico produzindo gás hidrogênio. Sabendo que, em reações de simples troca, C é capaz de deslocar D e B é capaz de deslocar A, determine qual desses metais é o: a) mais reativo; b) mais nobre. 3 (PUC-PR) Adicionando-se 10 mL de HCl (aq) em quatro tubos de ensaio contendo respectivamente Zn, Mg, Cu e Ag conforme esquema a seguir: Zn A HCl 10 mL Mg HCl 10 mL Cu — Ocorre reação Podemos afirmar que ocorre reação: a) somente nos tubos A, B e C. b) nos tubos A, B, C e D. c) somente nos tubos C e D. d) somente no tubo A. e) somente nos tubos A e B. B HCl 10 mL Complementares Ocorre reação Não ocorre reação 4 (Fefisa-SP) Considere as seguintes características de certas substâncias simples: — é branca; — conduz bem a eletricidade no estado sólido; — possui brilho metálico; — reage com HCl diluído produzindo H 2. C Ag — D HCl 10 mL Essas características correspondem às da substância: a) cobre c) platina b) magnésio d) prata 5 (FMTM-MG) Uma demonstração utilizada em feiras de ciências é feita mergulhando-se um fio limpo de cobre metálico, dobrado no formato de um pinheiro, numa solução incolor de AgNO 3. Após algum tempo, observase a deposição de agulhas esbranquiçadas sobre o fio de cobre, formando um belo conjunto, semelhante a uma árvore de Natal. Simultaneamente, observa-se que a solução, inicialmente incolor, adquire coloração azulada. a) Discuta o que ocorreu quimicamente no sistema. b) Identifique a substância que forma as agulhas brancas sobre o fio de cobre e a substância responsável pela coloração azulada conferida à solução. 6 (UEPG-PR) O cloro é largamente usado como anti-séptico na purificação da água para consumo, ou nas piscinas, onde habitualmente é aplicado na forma de hipoclorito de sódio. Podemos testar a presença de cloro na água utilizando o iodeto de potássio. Sobre essa reação é correto afirmar: a) Trata-se de uma reação de síntese, em que o produto obtido é o cloreto de potássio. b) A ação do cloro sobre o KI indica que o cloro apresenta maior reatividade que o iodo e tem a capacidade de substituí-lo em seus compostos. c) O cloreto de potássio formado é um sal insolúvel em água e, portanto, precipita. d) Haverá formação da substância simples I 2, comprovando ser uma reação de análise ou decomposição. e) É uma reação de dupla-troca. 7 (UEL-PR) O iodo pode ser obtido a partir dos iodetos naturais, tais como NaI, ao se tratar soluções aquosas do iodeto com a) cal extinta b) cloreto de sódio c) ácido clorídrico d) soda cáustica e) cloro 8 (Unimep-SP) Quando introduzimos um pedaço de sódio em água, ocorre uma reação violenta, desprendendo-se um gás. O gás em questão é: a) oxigênio b) cloro c) cloridreto de hidrogênio d) óxido de sódio e) hidrogênio 9 (Uema) Uma reação de deslocamento simples, de cátion, é mostrada na equação: a) 2 KBrO 3 uq 3 O 2 1 2 KBr b) 2 KBr 1 Cl 2 uq 2 KCl 1 Br 2 c) SO 3 1 H 2O uq H 2SO 4 d) Cu 1 2 AgNO 3 uq Cu(NO 3) 2 1 2 Ag e) H 2SO 4 1 Ca(OH) 2 uq CaSO 4 1 2 H 2O Sistema de Ensino
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