Exame de Física e Química A 2026 · 2.ª fase — item 2.2, resolvido

Como este item é corrigido. Os $10$ pontos são atribuídos por níveis de desempenho, contando os espaços certos: as quatro opções corretas valem $10$ pontos (nível 3), apenas três valem $7$ (nível 2), apenas duas valem $4$ (nível 1). Uma só certa, ou nenhuma, vale zero. Errar não desconta: responde aos quatro espaços.

O ponto de partida. Os espaços testam duas ideias. O espaço (a) é sobre a conservação da massa numa reação química (Lei de Lavoisier): a massa total dos reagentes é igual à massa total dos produtos, porque os átomos não se criam nem se destroem — só se reorganizam. Os espaços (b), (c) e (d) são sobre oxidação-redução, e a ferramenta é o número de oxidação: uma espécie reduz-se quando o número de oxidação de um dos seus elementos diminui (ganha eletrões) e oxida-se quando aumenta (perde eletrões). Para atribuir números de oxidação: numa substância elementar é $0$; o oxigénio, nos compostos, é quase sempre $-2$; o hidrogénio ligado a não-metais é $+1$; e a soma dos números de oxidação numa espécie neutra é $0$.

a) — a massa de $\mathrm{A}{\mathrm{l}}_2{\mathrm{O}}_3$ comparada com a de $\mathrm{Al}(\mathrm{OH}{)}_3$

Na etapa I, $2\mathrm{Al}(\mathrm{OH}{)}_3⟶\mathrm{A}{\mathrm{l}}_2{\mathrm{O}}_3+3{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$, o tri-hidróxido dá dois produtos. Pela conservação da massa,

Como se forma água, a massa de $\mathrm{A}{\mathrm{l}}_2{\mathrm{O}}_3$ é menor do que a massa inicial de $\mathrm{Al}(\mathrm{OH}{)}_3$. Com números, por cada $2\mathrm{mol}$ de reagente: $2\times 78,01=156,02\mathrm{g}$ dão $101,96\mathrm{g}$ de $\mathrm{A}{\mathrm{l}}_2{\mathrm{O}}_3$ e $54,06\mathrm{g}$ de água — o óxido é só cerca de $65\%$ da massa inicial. (O enunciado garante que a conversão é completa, por isso todo o reagente se transforma.)

a) → 1 (menor do que a).

b) — a variação do número de oxidação do oxigénio na etapa II

Na etapa II, $2\mathrm{A}{\mathrm{l}}_2{\mathrm{O}}_3+3\mathrm{C}⟶4\mathrm{Al}+3\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$, o oxigénio aparece no $\mathrm{A}{\mathrm{l}}_2{\mathrm{O}}_3$ e no $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$. Nos dois compostos tem número de oxidação $-2$ (confirma: no $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$, $x+2\times (-2)=0$ dá $+4$ para o carbono, um valor possível). Passa de $-2$ a $-2$: a variação é $0$. O oxigénio não se oxida nem se reduz; só muda de «parceiro», do alumínio para o carbono.

b) → 2 ($0$).

c) — os eletrões transferidos por mole de alumínio

No $\mathrm{A}{\mathrm{l}}_2{\mathrm{O}}_3$, o número de oxidação do alumínio é $+3$: $2x+3\times (-2)=0$, logo $x=+3$. No $\mathrm{Al}$, substância elementar, é $0$. Cada átomo de alumínio passa de $+3$ a $0$: ganha $3$ eletrões. Por cada mole de alumínio produzida, transferem-se, portanto, $3$ moles de eletrões.

Confirma pelo outro lado: o carbono passa de $0$ ($\mathrm{C}$) a $+4$ ($\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$), perdendo $4$ eletrões por átomo. Na equação, $3\mathrm{mol}$ de carbono perdem $3\times 4=12\mathrm{mol}$ de eletrões, e $4\mathrm{mol}$ de alumínio ganham $4\times 3=12\mathrm{mol}$. Os eletrões cedidos são iguais aos recebidos, como tem de ser — e $\frac{12}{4}=3$ por mole de alumínio.

c) → 1 ($3$).

d) — em que etapa o alumínio se reduz

Na etapa I, o alumínio está em $\mathrm{Al}(\mathrm{OH}{)}_3$ e em $\mathrm{A}{\mathrm{l}}_2{\mathrm{O}}_3$. No hidróxido, cada grupo $\mathrm{OH}$ tem «carga» $-1$ ($-2+1$), logo $x+3\times (-1)=0$ e $x=+3$; no óxido também é $+3$. O número de oxidação do alumínio não muda — e, verificando o oxigénio ($-2$ em todas as espécies) e o hidrogénio ($+1$ em todas), nenhum elemento muda: a etapa I é uma decomposição (desidratação), não é uma reação de oxidação-redução.

Na etapa II, como viste em (c), o alumínio passa de $+3$ a $0$: o número de oxidação diminui, o alumínio reduz-se. Quem o reduz é o carbono, que se oxida: o $\mathrm{C}$ é o redutor e o $\mathrm{A}{\mathrm{l}}_2{\mathrm{O}}_3$ é o oxidante.

d) → 2 (na etapa II).

de onde vêm as opções erradas

• a) (2) «igual à» — é a conservação da massa aplicada mal: a massa total conserva-se, mas a massa de um dos produtos não é igual à do reagente quando há outro produto. (3) «maior do que a» — é o raciocínio de quem compara massas molares ($101,96>78,01$) esquecendo que $2\mathrm{mol}$ de reagente dão só $1\mathrm{mol}$ de óxido.
• b) (1) $-2$ — confunde o número de oxidação do oxigénio com a sua variação. (3) $+2$ — não corresponde a nenhuma mudança real; aparece a quem soma ou subtrai números de oxidação de espécies diferentes.
• c) (2) $6$ — são os eletrões por mole de $\mathrm{A}{\mathrm{l}}_2{\mathrm{O}}_3$ (dois átomos de alumínio, $2\times 3$). (3) $12$ — são os eletrões transferidos na equação tal como está escrita, para $4\mathrm{mol}$ de alumínio. O espaço pede por cada mole de alumínio.
• d) (1) «na etapa I» e (3) «em ambas as etapas» — vêm de pensar que perder o grupo $\mathrm{OH}$ (ou «perder água») é uma redução. Não é: o alumínio continua com número de oxidação $+3$.

onde se perdem pontos

• Responder (b) com o número de oxidação. O texto pede a variação. Lê a frase até ao fim antes de escolher.
• Contar eletrões por equação em vez de por mole de alumínio. O $12$ é o total da equação; divide pelo número de moles de alumínio formadas.
• Assumir que qualquer reação em que se obtém um metal é redox em todas as etapas. Calcula o número de oxidação do alumínio em cada espécie de cada etapa.
• Deixar espaços em branco. Duas certas já valem $4$ pontos; errar não desconta.
• Não indicar a versão da prova. Os critérios gerais são claros: sem indicação inequívoca da versão, todos os itens de seleção valem zero. Esta chave é a da Versão 1; na Versão 2 as opções estão por outra ordem.

a regra a fixar

Para decidir se há oxidação-redução e quantos eletrões se transferem: calcula o número de oxidação de cada elemento em cada espécie, antes e depois. Se nenhum muda, não é redox. Se muda, a diminuição é redução e o aumento é oxidação, e o número de eletrões por átomo é a variação do número de oxidação. Por mole de uma espécie, conta os átomos que mudam nessa espécie. E na conservação da massa, lembra-te: conserva-se a massa total, não a de cada substância.