Question

8. Após aquecimento em presença de ar, 2.862 g de um óxido de cobre vermelho produz 3.182 g de um óxido de cobre preto. Quando este último foi aquecido em presença de hidrogénio produziu 2.542 g de cobre puro. Quais são as fórmulas empíricas dos dois óxidos?

Answer 1

Os óxidos existentes de cobre são o Óxido cuproso (óxido de cobre I) de fórmula Cu2O  e óxido cúprico (óxido de cobre II) de fórmula CuO.

Vamos fazer de conta que não sabemos isso.
A questão deve ser resolvida de trás para frente.
Na ultima reação (não balanceada) temo:
óxido de cobre (desconhecido) + H2 --->  Cu(s) + H2O

Uma massa de 3,182 gramas de óxido de cobre reagiu com hidrogênio e virou 2,542g de cobre mais água.
Então a diferença de massa do óxido para o cobre será a massa de oxigênio no óxido.
m(O)=m(óxido)-m(cobre)=3,182-2,542=0,64g

Para descobrir a proporção entre o cobre e o oxigênio no óxido, calculamos o número de mols de oxigênio e de cobre:
n=m/MM
MM(O)=16g/mol
MM(Cu)=63,55g/mol

n(Cobre)=2,542/63,55=0,04mol
n(O)=0,64/16=0,04mol

A quantidade é igual, ou seja, em um mol de molécula de óxido temos 0,04mol de oxigênio (que reagiu com o hidrogênio e formou água), e 0,04mol de cobre que virou cobre metálico.
Então a fómula desse óxido é CuO.
CuO + H2  ---> Cu + H2O

Agora vamos para a primeira reação dada, temos que:
óxido de cobre(desconhecido) + O2  -->  CuO

Uma massa de 2,862 gramas de óxido de cobre reagiu com hidrogênio e virou 3,182g de CuO.
Então a diferença da massa de CuO(óxido cúprico) da massa de óxido desconhecido será a massa de oxigênio adiconada no óxido.
m(O)=m(CuO)-m(óxido)=3,182-2,862=0,32g
Calculamos quanto isso vale em mols:
n=m/MM
n(O)=0,32/16=0,02mol

Como temos o número de mols de óxido de cobre (CuO).
n(CuO)=0,04 e que então nesta molécula temos 0,04mol de cobre e 0,04 de oxigênio ( e que esta molécula veio a partir da adição de oxigênio), podemos obter o número de mols antes da adição de oxigênio:
n(Oantes)=n(Odepois) - n(Oadicionado)
n(Oantes)=0,04-0,02=0,02mol

Como temos 0,04 de cobre e 0,02 de oxigênio neste óxido desconhecido, a proporção será de dois átomos de cobre para cada de oxigênio. A fórmula será: Cu2O  (óxido cuproso).
E a reação será:
Cu2O + 1/2 O2 --> 2CuO

Espero ter ajudado =)