Em uma oficina de galvanoplastia, uma peça de aço foi…
(Fuvest 2016) Em uma oficina de galvanoplastia, uma peça de aço foi colocada em um recipiente contendo solução de sulfato de cromo (III) [Cr2(SO4)3], a fim de receber um revestimento de cromo metálico. A peça de aço foi conectada, por meio de um fio condutor, a uma barra feita de um metal X, que estava mergulhada em uma solução de um sal do metal X. As soluções salinas dos dois recipientes foram conectadas por meio de uma ponte salina. Após algum tempo, observou-se que uma camada de cromo metálico se depositou sobre a peça de aço e que a barra de metal X foi parcialmente corroída.
A tabela a seguir fornece as massas dos componentes metálicos envolvidos no procedimento:
| Massa inicial (g) | Massa final (g) | |
|---|---|---|
| Peça de aço | 100,00 | 102,08 |
| Barra de metal X | 100,00 | 96,70 |
a) Escreva a equação química que representa a semirreação de redução que ocorreu nesse procedimento.
b) O responsável pela oficina não sabia qual era o metal X, mas sabia que podia ser magnésio (Mg), zinco (Zn) ou manganês (Mn), que formam íons divalentes em solução nas condições do experimento. Determine, mostrando os cálculos necessários, qual desses três metais é X.
Note e adote: massas molares (g/mol): Mg = 24; Cr = 52; Mn = 55; Zn = 65.
Utilize a tabela periódica para calcular as massas molares quando necessário.
Resolução
Item a: semirreação de redução
A peça de aço ganhou massa porque os íons Cr3+ da solução receberam elétrons e se depositaram sobre ela como cromo metálico. Essa é a semirreação de redução:
Cr3+(aq) + 3 e− → Cr(s)
Item b: identificação do metal X
Para identificar X, calculamos a massa molar dele. Os elétrons que o cromo recebeu saíram da barra de metal X, pelo fio; contando esses elétrons, descobrimos quantos mols de X se oxidaram.
A peça de aço ganhou 2,08 g de cromo (102,08 − 100,00 = 2,08 g). Com a massa molar do cromo, convertemos essa massa em quantidade de matéria:
Pela semirreação do item a, cada íon Cr3+ recebe 3 elétrons. Então a quantidade de matéria de elétrons que passou pelo fio é:
Esses elétrons saíram da barra de metal X, que se oxida formando íons divalentes:
X(s) → X2+(aq) + 2 e−
Cada mol de X perde 2 mol de elétrons, então:
A barra perdeu 3,30 g (100,00 − 96,70 = 3,30 g), que correspondem a esses 0,06 mol de X. Dividindo a massa pela quantidade de matéria, obtemos a massa molar de X:
Portanto, o metal X é o manganês (Mn), o único dos três com massa molar 55 g/mol.
