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Questão 113 do ENEM 2021

2º dia · Ciências da Natureza · H24 · Química: Reações de oxirredução e balanceamento redox

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.

Esquema do ciclo do cobre mostrando cinco etapas reacionais: Cu reagindo com HNO3 (etapa I) formando Cu(NO3)2; Cu(NO3)2 reagindo com NaOH (etapa II) formando Cu(OH)2; Cu(OH)2 sob aquecimento indicado pela letra delta (etapa III) formando CuO; CuO reagindo com H2SO4 (etapa IV) formando CuSO4; e CuSO4 reagindo com Zn e HCl (etapa V) retornando a Cu.

A reação de redução do cobre ocorre na etapa

  1. A
    I.
  2. B
    II.
  3. C
    III.
  4. D
    IV.
  5. E
    V.
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Resolução comentada

Redução é o ganho de elétrons: o elemento diminui seu número de oxidação (Nox). Para achar a etapa pedida, basta acompanhar o Nox do cobre em cada passo.

  1. Etapa I: \ce{Cu} (Nox 0) \to \ce{Cu(NO3)2} (Nox +2). O Nox aumenta, então é oxidação.
  2. Etapa II: \ce{Cu(NO3)2} \to \ce{Cu(OH)2}. O cobre continua com Nox +2. É uma reação de precipitação, sem transferência de elétrons.
  3. Etapa III: \ce{Cu(OH)2} \to \ce{CuO} (desidratação por aquecimento). O Nox continua +2.
  4. Etapa IV: \ce{CuO} \to \ce{CuSO4}. O Nox continua +2; é uma reação ácido-base.
  5. Etapa V: \ce{CuSO4} \to \ce{Cu}. O Nox vai de +2 para 0, então o cobre ganha 2 elétrons: \ce{Cu^{2+} + 2e^- -> Cu}.

O zinco metálico é o agente redutor: ele se oxida a \ce{Zn^{2+}} e fornece os elétrons ao cobre.

Assim, a única etapa em que o cobre é reduzido é a V.

Alternativa E.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • ANa etapa I o cobre passa de Nox 0 para +2, ou seja, sofre oxidação, não redução.
  • BNa etapa II há precipitação de \ce{Cu(OH)2} e o Nox do cobre permanece +2.
  • CNa etapa III há apenas desidratação do hidróxido, sem variação do Nox (+2).
  • DNa etapa IV o óxido reage com o ácido, e o cobre segue com Nox +2.

Assuntos: Reações de oxirredução e balanceamento redox, Número de oxidação (Nox).

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