A Química Inorgânica e Mineralogia II – ULBRA Canoas

Química Inorgânica e Mineralogia II – ULBRA Canoas

Estudo teórico do Ciclo do Cobre  

Morgana Souza Amador

QUESTIONÁRIO

 

1. Escreva as equações balanceadas para todas as etapas envolvidas no ciclo do cobre.

Para que o cobre sofra oxidação, ele deve perder 2e-. A equação parcial de oxidação ou semi-reação de oxidação é a seguinte: Cu0 → Cu2+ + 2e- 

Para que o nitrogênio sofra redução, ele deve ganhar 3e-. A equação parcial de redução ou semi-reação é a seguinte: N5+ + 3e-  → N2+ 

Na segunda etapa, foi adicionada solução de hidróxido de sódio na solução inicial formando o precipitado hidróxido de cobre II [Cu(OH)2]) de coloração azul escuro. A reação: Cu(NO3)2(aq) + 2 NaOH(aq) →  Cu(OH)2(s) + 2 NaNO3(aq) 

Na terceira etapa, o sistema anterior foi aquecido. Observou a mudança de coloração do precipitado de azul escuro para preto. Ocorreu reação de decomposição do hidróxido de cobre II com formação do óxido de cobre II. O precipitado foi então filtrado

e lavado com água destilada. A reação: Cu(OH)2 (s) → CuO(s) + H2O(l) 

Na quarta etapa, foram adicionados ao precipitado 15mL de solução de ácido sulfúrico. Neste caso, houve formação do sulfato de cobre em uma reação de substituição. A reação: CuO(s) + H2SO4(aq) → CuSO4(aq) + H2O(l) 

A última etapa foi à adição zinco em pó, teoricamente há saída de vapores, ou seja, formação do gás H2. Ao final, houve a formação do cobre novamente.  A reação: CuSO4(aq) + Zn(s) → Cu(s) + ZnSO4. Nessa reação, o cobre sofreu redução. Seu NOX passou de +2 para 0, ou seja, agente oxidante. O zinco sofreu oxidação, seu NOX de 0 passou para +2, ou seja, agente redutor. 

 

2. Calcule o volume de ácido nítrico 65% necessário para reagir com a quantidade de cobre metálico indicada na prática. Considere a densidade do HNO3 1,39 g/mL.

1,39g.mL-1 = 1g/v

V = 1,39mL  

1,39mL → 65%

1. → 100%

 X = 2,14mL de HNO3 

 

3. A primeira reação do ciclo do cobre envolve o ácido nítrico. Poderíamos ter utilizado o ácido clorídrico? Por quê?

Metais nobres não reagem de maneira espontânea ao serem colocados em contato com soluções ácidas. O cobre é um metal nobre, logo não reagiria sem interferência em contato com uma solução de ácido clorídrico.  

 

1. Qual a importância/abundância/aplicações do metal cobre?

Possui uma abundancia na crosta terrestre de 6x10-3% e na água do mar cerca de 2,5x10-8%. É utilizado basicamente para a produção de materiais condutores de eletricidade, como fios e cabos. Tem participação em ligas metálicas, como latão e bronze.  

 

1. Consulte uma tabela de potenciais e indique outros metais que poderiam ser usados no lugar do zinco. Explique sua escolha.

Poderíamos ter utilizado o alumínio, o ferro, o lítio e o níquel. Todos possuem o potencial de redução menor que o do cobre, então o cobre se reduziria na presença desses metais, ou seja, seria o agente oxidante.  

 

 

1. Qual a finalidade da adição de ácido clorídrico?

A adição do ácido serviu para retirar o que havia de zinco na reação caso não fosse completa para a transformação do Zn(s) em ZnSO4.

CuSO4(aq)  + Zn(s)  → Cu(s)  + ZnSO4(s)  

2 HCl(l) + 2 Zn(s)  → 2ZnCl(aq) + H2(g)

 

1. Qual a finalidade das lavagens realizadas?

As lavagens ocorreram para retirar o ZnCl(aq) que causaria contaminação no produto final que deve ser só cobre.  

 

1. Considerando apenas as quatro primeiras reações químicas, qual seria, supondo rendimento de 100% em todas as etapas, a massa de sulfato de cobre que poderia ser obtida?

Cu(s)  → CuSO4(aq)

 63,5g → 159,5g   1,00g  →   xg  x = 2,511g de CuSO4(aq).

 

10. Explique os seguintes pontos do roteiro:

a) TRABALHE NA CAPELA! (linha 4)

O alerta para a utilização de capela é devido a formação do gás NO2 que acaba liberando vapores tóxicos. O gás possui um cheiro forte e uma coloração castanha avermelhada facilmente detectável.  

Cu(s) + 4 HNO3(l) → Cu(NO3)2(aq)  + 2NO2(g) + 2H2O(l)

 

b) Verifique se a reação foi completa! (linhas 5 e 6)

Para fazer esta verificação há a necessidade de medirmos o pH, pois a reação forma a base Cu(OH)2 então o pH precisa estar alcalino, acima de 7.