PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 32 da FUVEST 2012

1ª fase · Química: Corrosão e proteção de metais

Para investigar o fenômeno de oxidação do ferro, fez-se o seguinte experimento: No fundo de cada um de dois tubos de ensaio, foi colocada uma amostra de fios de ferro, formando uma espécie de novelo. As duas amostras de ferro tinham a mesma massa. O primeiro tubo foi invertido e mergulhado, até certa altura, em um recipiente contendo água. Com o passar do tempo, observou-se que a água subiu dentro do tubo, atingindo seu nível máximo após vários dias. Nessa situação, mediu-se a diferença (x) entre os níveis da água no tubo e no recipiente. Além disso, observou-se corrosão parcial dos fios de ferro. O segundo tubo foi mergulhado em um recipiente contendo óleo em lugar de água. Nesse caso, observou-se que não houve corrosão visível do ferro e o nível do óleo, dentro e fora do tubo, permaneceu o mesmo.

Esquema de dois experimentos com tubos de ensaio invertidos contendo um novelo de ferro no fundo. No primeiro experimento, com água: na etapa inicial, os níveis de água dentro e fora do tubo são iguais; ao final, a água sobe no tubo formando uma diferença de altura x em relação ao nível do recipiente, com a indicação 'ferro parcialmente corroído'. No segundo experimento, com óleo: tanto no início quanto no fim, o nível de óleo dentro e fora do tubo permanece inalterado, com a indicação 'ferro não corroído'.

Sobre tal experimento, considere as seguintes afirmações:

I. Com base na variação (x) de altura da coluna de água dentro do primeiro tubo de ensaio, é possível estimar a porcentagem de oxigênio no ar.
II. Se o experimento for repetido com massa maior de fios de ferro, a diferença entre o nível da água no primeiro tubo e no recipiente será maior que x.
III. O segundo tubo foi mergulhado no recipiente com óleo a fim de avaliar a influência da água no processo de corrosão.

Está correto o que se afirma em

  1. A
    I e II, apenas.
  2. B
    I e III, apenas.
  3. C
    II, apenas.
  4. D
    III, apenas.
  5. E
    I, II e III.
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Resolução comentada

A corrosão do ferro precisa de oxigênio e de água. No primeiro tubo, o ferro consome o \ce{O2} do ar preso dentro dele. O gás some, a pressão interna cai e a água sobe para ocupar o volume que o oxigênio ocupava.\n\nI (correta). A altura x da água que subiu corresponde ao volume de \ce{O2} consumido. Comparando esse volume com o volume total de ar no tubo, estima-se a porcentagem de oxigênio no ar (cerca de 20%).\n\nII (incorreta). A subida da água para quando todo o \ce{O2} do tubo é consumido. O volume de ar, e portanto de \ce{O2}, é o mesmo. Com mais ferro, o oxigênio acaba da mesma forma e x continua igual. Mais ferro só importaria se o ferro fosse o reagente limitante, e aqui o limitante é o oxigênio. Isso fica claro porque o ferro ficou apenas parcialmente corroído, ou seja, sobrou ferro.\n\nIII (correta). O óleo isola o ferro da água, mas o ar continua no tubo, com seu oxigênio. Como não houve corrosão, o experimento mostra que sem água o ferro não enferruja. Assim, o tubo com óleo avalia a influência da água no processo.\n\nSão corretas I e III.\n\nAlternativa B.

Pegadinha: A alternativa A engana quem acha que mais ferro reage com mais oxigênio e faz a água subir mais, esquecendo que o oxigênio do tubo é limitado.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AConsidera a II correta, mas mais ferro não muda x, pois o oxigênio é o reagente limitante, e deixa de fora a III.
  • CSó a II é dada como correta, mas ela é falsa, pois o volume de \ce{O2} consumido não depende da massa de ferro em excesso.
  • DIgnora que a subida da água permite estimar a porcentagem de \ce{O2} no ar, de modo que a I também é correta.
  • EInclui a II, que é falsa, pois x depende da quantidade de \ce{O2} no tubo e não da massa de ferro.

Assuntos: Corrosão e proteção de metais, Reagente limitante, pureza e rendimento, Estudo dos gases e equação de Clapeyron.

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