Iniciante
O cobre é um elemento conhecido desde a pré-História, sendo muito importante na formação do bronze (liga metálica de cobre e zinco), o qual revolucionou a fabricação de instrumentos e armamentos. Atualmente, é muito utilizado para fiação elétrica, por ser um bom condutor e razoavelmente barato. Buscando ensinar a seus alunos um pouco sobre esse metal, Dona Lurdinha decidiu um realizar um experimento:
Partindo do cobre metálico, dissolveu-o com ácido nítrico concentrado, obtendo um gás marrom A e uma solução B de cloração azulada, tomando o cuidado de realizar o procedimento na capela. Em seguida, basificou a solução B com hidróxido de sódio, obtendo um precipitado azulado C, o qual, após ser aquecido, libera um vapor D, restando um sólido preto E. Esse resíduo pode então ser dissolvido com ácido sulfúrico, obtendo-se uma solução F, a qual, após ser tratada com zinco metálico, fornece novamente cobre metálico.
a) Sabendo que a professora partiu de 30 mmol de cobre metálico e obteve, ao final, 1,12g de cobre, qual foi o rendimento global do ciclo?
b) Assumindo que o rendimento de todas as etapas foi igual, qual foi o rendimento por etapa?
c) No último passo, há uma reação de oxidorredução entre o composto F (em solução) e o metal zinco. Sobre esse processo, determine qual o agente oxidante e qual o agente redutor. Além disso, indique qual metal (cobre ou zinco) é mais reativo, segundo os resultados desse experimento.
Intermediário
O cobre é um elemento conhecido desde a pré-História, sendo muito importante na formação do bronze (liga metálica de cobre e zinco), o qual revolucionou a fabricação de instrumentos e armamentos. Atualmente, é muito utilizado para fiação elétrica, por ser um bom condutor e razoavelmente barato. Buscando ensinar a seus alunos um pouco sobre esse metal, Dona Lurdinha decidiu um realizar um experimento:
Partindo do cobre metálico, dissolveu-o com ácido nítrico concentrado, obtendo um gás marrom A e uma solução B de cloração azulada, tomando o cuidado de realizar o procedimento na capela. Em seguida, basificou a solução B com hidróxido de sódio, obtendo um precipitado azulado C, o qual, após ser aquecido, libera um vapor D, restando um sólido preto E. Esse resíduo pode então ser dissolvido com ácido sulfúrico, obtendo-se uma solução F, a qual, após ser tratada com zinco metálico, fornece novamente cobre metálico.
a) Determine os compostos A-F. Escreva reações químicas balanceadas que representem os processos descritos.
b) O gás A apresenta tendência razoável de dimerizar. Com base em sua estrutura eletrônica, explique essa tendência.
c) Partindo de uma pressão inicial de 1 bar do gás A, qual a composição final (em frações molares) da mistura gasosa a 450K se nessa temperatura a constante de equilíbrio em função das pressões (KP) vale 200?
d) Sabendo que, ao se esquentar o sistema, a cor marrom se torna mais intensa, determine se a reação é endo ou exotérmica. Além disso, indique se a constante de equilíbrio de dimerização a 650K será maior ou menor que 200.
Avançado
O cobre é um elemento conhecido desde a pré-História, sendo muito importante na formação do bronze (liga metálica de cobre e zinco), o qual revolucionou a fabricação de instrumentos e armamentos. Atualmente, é muito utilizado para fiação elétrica, por ser um bom condutor e razoavelmente barato. Buscando ensinar a seus alunos um pouco sobre esse metal, Dona Lurdinha decidiu um realizar um experimento:
Partindo do cobre metálico, dissolveu-o com ácido nítrico concentrado, obtendo um gás marrom A e uma solução B de cloração azulada, tomando o cuidado de realizar o procedimento na capela. Em seguida, basificou a solução B com hidróxido de sódio, obtendo um precipitado azulado C, o qual, após ser aquecido, libera um vapor D, restando um sólido preto E. Esse resíduo pode então ser dissolvido com ácido sulfúrico, obtendo-se uma solução F, a qual, após ser tratada com zinco metálico, fornece novamente cobre metálico.
a) Determine os compostos A-F. Escreva reações químicas balanceadas que representem os processos descritos.
b) Suponha que o precipitado C apresente produto de solubilidade 4.10-12. Determine sua solubilidade em água pura e em uma solução de hidróxido de sódio 0,5M.
c) Sabendo que os potenciais de redução padrão para cobre e zinco são respectivamente +0,34V e -0,76V, determine a d.d.p. padrão e a constante de equilíbrio do processo ocorrido no último passo. Determine qual o agente redutor e qual o agente oxidante.
d) Se a concentração da substância F é de 0,05M e a de íons zinco for de 7,5.10-5M, qual o potencial dessa pilha? Use log(2)=0,301 e log(3)=0,477.