Nível 2

Um certo metal nobre $\ce{M}$ , um dos componentes do bronze, reage com ácido nítrico diluído, produzindo uma solução aquosa de um sal $\ce{A}$ e um gás $\ce{B}$ . Adiciona-se à solução $\ce{A}$ uma solução de soda cáustica, produzindo um precipitado $\ce{C}$ azul, que dissolve após adição de amônia concentrada, produzindo uma solução $\ce{D}$ azul-escura. O precipitado $\ce{C}$ é aquecido, produzindo um óxido $\ce{E}$ preto. Este óxido é tratado com solução aquosa de ácido sulfúrico diluído, produzindo uma solução de um sal $\ce{F}$ , azul-clara. Se à solução de $\ce{F}$ for adicionado sulfeto de sódio aquoso, produz-se um precipitado $\ce{G}$ , de cor escura. Ao aquecermos o sólido $\ce{G}$ na presença de oxigênio, produz-se o metal original $\ce{M}$ e um óxido gasoso $\ce{H}$ .

Escreva as reações balanceadas que descrevem os experimentos acima e indique a fórmula dos compostos de $\ce{A}$ até $\ce{H}$ e do metal $\ce{M}$ .

Gabarito

O metal descrito é o cobre, um dos componentes do bronze. Os indícios são a formação de íons $\ce{Cu^{2+}}$ , do precipitado azul $\ce{Cu(OH)2}$ , da solução azul-escura com amônia e do óxido preto $\ce{CuO}$ .

Portanto: $\ce{M = Cu}$

Etapa 1.Reação do cobre com ácido nítrico diluído

O cobre reage com ácido nítrico diluído formando nitrato de cobre II e monóxido de nitrogênio: $\ce{3Cu + 8HNO3 -> 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O}$ Logo: $\begin{aligned} \ce{A} &= \ce{Cu(NO3)2} \\ \ce{B} &= \ce{NO} \end{aligned}$

Etapa 2.Adição de soda cáustica

Ao adicionar $\ce{NaOH}$ , precipita hidróxido de cobre II, azul: $\ce{Cu(NO3)2 + 2NaOH -> Cu(OH)2 + 2NaNO3}$ Assim: $\ce{C = Cu(OH)2}$

Etapa 3.Adição de amônia concentrada

O hidróxido de cobre II dissolve em excesso de amônia, formando o complexo tetramincobre II, azul-escuro. Uma forma usual de representar é: $\ce{Cu(OH)2 + 4NH3 -> [Cu(NH3)4](OH)2}$ Logo: $\ce{D = [Cu(NH3)4](OH)2}$

Etapa 4.Aquecimento do precipitado azul

O hidróxido de cobre II decompõe-se por aquecimento formando óxido de cobre II, preto:
$\ce{Cu(OH)2 -> CuO + H2O}$ Assim: $\ce{E = CuO}$

Etapa 5.Reação do óxido com ácido sulfúrico diluído

O óxido de cobre II reage com ácido sulfúrico formando sulfato de cobre II, azul-claro: $\ce{CuO + H2SO4 -> CuSO4 + H2O}$ Então: $\ce{F = CuSO4}$

Etapa 6.Adição de sulfeto de sódio

Com $\ce{Na2S}$ , forma-se sulfeto de cobre II, precipitado escuro: $\ce{CuSO4 + Na2S -> CuS + Na2SO4}$ Logo:

$\ce{G = CuS}$

Etapa 7.Ustulação do sulfeto

Ao aquecer o sulfeto na presença de oxigênio, forma-se cobre metálico e dióxido de enxofre: $\ce{CuS + O2 -> Cu + SO2}$ Assim: $\ce{H = SO2}$

Etapa 8.Resposta final

Identificações: $\begin{aligned} \ce{M} &= \ce{Cu} \\ \ce{A} &= \ce{Cu(NO3)2} \\ \ce{B} &= \ce{NO} \\ \ce{C} &= \ce{Cu(OH)2} \\ \ce{D} &= \ce{[Cu(NH3)4](OH)2} \\ \ce{E} &= \ce{CuO} \\ \ce{F} &= \ce{CuSO4} \\ \ce{G} &= \ce{CuS} \\ \ce{H} &= \ce{SO2} \end{aligned}$ Equações: $\begin{aligned} \ce{3Cu + 8HNO3 &-> 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O} \\ \ce{Cu(NO3)2 + 2NaOH &-> Cu(OH)2 + 2NaNO3} \\ \ce{Cu(OH)2 + 4NH3 &-> [Cu(NH3)4](OH)2} \\ \ce{Cu(OH)2 &-> CuO + H2O} \\ \ce{CuO + H2SO4 &-> CuSO4 + H2O} \\ \ce{CuSO4 + Na2S &-> CuS + Na2SO4} \\ \ce{CuS + O2 &-> Cu + SO2} \end{aligned}$