Prévia do material em texto
151Armazenando energia elétrica Balanceamento de equações que envolvem oxidação e redução Vocês já compreenderam como balancear equações químicas nas quais não existe variação do número de oxidação das espécies envolvidas na transformação. Além disso, compreenderam que, em alguns tipos de reação química, o número de oxidação das espécies pode variar. Para acertar os coeficientes dessas equações, existe um procedimento um pouco diferente. A essência desse procedimento consiste em igualar a variação total do nox da espécie que reduz com a varia- ção total do nox da espécie que oxida. Vamos acompanhar um exemplo. HNO3(aq) 1 H2S(aq) ñ NO(g) 1 S(s) 1 H2O(L) Passo 1 – Identificar os nox de todas as espécies participantes: H N O3 1 H2 S ñ N O 1 S 1 H2 O 11 15 –2 11 –2 12 –2 0 11 –2 Passo 2 – Identificar a variação de nox das espécies que sofrem redução e oxidação: • O nitrogênio é a espécie que sofre redução, passando de 15 para 12. 15 12 HNO3 ñ NO Dnox 5 3 • O enxofre é a espécie que sofre oxidação, passando de 2 para 0 (zero). –2 0 H2S ñ S Dnox 5 2 Passo 3 – Multiplicar o valor de Dnox pelo índice do elemento envolvido: • Neste caso, o índice do nitrogênio e do enxofre é igual a 1. Passo 4 – Inverter a variação do nox. A variação do nox do nitrogênio será o coeficiente do H2S e a variação do nox do enxofre será o coeficiente do HNO3: 2 HNO3 ñ 2 NO 3 H2S ñ 3 S Passo 5 – Reescrever a equação com os novos coeficientes e acertar os outros coeficientes por tentativa: 2 HNO3(aq) 1 3 H2S(aq) ñ 2 NO(g) 1 3 S(s) 1 4 H2O(L) EXERCÍCIOS 1. Faça, no caderno, o balanceamento das equações a seguir: a) Pb(s) 1 PbO2(s) 1 H2SO4(aq) ñ PbSO4(s) 1H2O(L) b) KNO2(aq) 1 KMnO4(aq) 1 H2SO4(aq) ñ K2SO4(aq) 1 MnSO4(aq) 1 KNO3(aq) 1 H2O(L) c) K2Cr2O7(aq) 1 H2SO4(aq) 1 KI(aq) ñ K2SO4(aq) 1 Cr2(SO4)3(aq) 1 H2O(L) 1 I2(s) d) KMnO4(aq) 1 SnCL2(aq) 1 HCL(aq) ñ KCL(aq) 1 MnCL2(aq) 1 SnCL4(aq) 1 H2O(L) e) NO2(g) 1 H2O(L) ñ HNO3(aq) 1NO(g) f) CuS(s) 1 HNO3(aq) ñ CuSO4(aq) 1NO(g) 1H2O(L) 135a159_V4_CIE_NAT_Mortimer_g21Sc_U3_Cap8_LA .indd 151135a159_V4_CIE_NAT_Mortimer_g21Sc_U3_Cap8_LA .indd 151 9/28/20 11:51 AM9/28/20 11:51 AM 152 Cap’tulo 8 Um exemplo de eletrólise A eletrólise é outro exemplo de reação de oxirredução que se passa numa célula eletroquímica, assim como ocorre com as pilhas e as baterias. Enquanto nas pilhas a energia elétrica é produzida, pois a reação de oxirre- dução é espontânea, na eletrólise é necessário o forne- cimento de energia para que a reação ocorra, pois ela não é espontânea. Para melhorar nossa compreensão desses sistemas, vamos discutir alguns conceitos. Uma célula eletroquímica é normalmente compos- ta de dois eletrodos, onde vão ocorrer as duas semir- reações: uma de oxidação e outra de redução. O eletrodo no qual ocorre a oxidação é chamado de anodo; o eletrodo em que ocorre a redução, catodo. Além desses eletrodos, a célula é composta ainda de um eletrólito, que é o meio (geralmente uma so- lução) em que estão imersos os eletrodos e é respon- sável pela condução da corrente elétrica, na forma de íons, do anodo para o catodo. Para fechar o circuito, há ainda uma ligação entre os eletrodos, por onde os elétrons migram do anodo para o catodo. elétrons anodo catodo eletrólito A v it s /A rq u iv o d a e d it o ra # Figura 8.28 – Representação esquemática de célula eletroquímica. Os elementos não estão representados em proporção. Cores fantasia. 2. Utilizando o papel indicador, verifi quem se a so- lução de KI é ácida, básica ou neutra (pH). Regis- trem o resultado no caderno. 3. Encham o béquer com a solução de KI até che- gar a 2 cm das bordas e adicionem 10 gotas de fenolftaleína. 4. Coloquem os dois eletrodos de grafi ta no bé- quer, de modo que fi quem em lados opostos. 5. Peçam ajuda ao professor para realizar as liga- ções, e deixem a eletrólise se processar durante aproximadamente 15 minutos. 6. Observem o processo e anotem no caderno as mo- difi cações que forem evidentes para os dois eletro- dos. Descrevam o aspecto das soluções de KI antes da eletrólise, do eletrodo positivo e do eletrodo ne- gativo, relacionando-o com o pH da solução. REFLEXÃO 1. Listem as espécies iônicas presentes na solução an- tes de o processo de ele- trólise ser iniciado. 2. Consultando o quadro 8.1 de potenciais de eletrodos-padrão, sugiram as pos- síveis reações de oxirredução que envolvem os íons presentes inicialmente. 3. Considerando os resultados obtidos após a ele- trólise (veja o 6º item, acima), escrevam as equa- ções que representam os processos que ocorre- ram nos eletrodos positivo e negativo. 4. Verifi quem o número de elétrons envolvidos em cada equação e ajustem o coefi ciente das es- pécies para balancear as cargas e as massas em cada equação. 5. Escrevam a equação que representa o processo completo da eletrólise do iodeto de potássio (KI), somando as equações obtidas para os processos de redução e de oxidação. INVESTIGAÇÃO Evite o contato da solução de KI com a pele. Se isso ocorrer, lave com bastante água. Nesta atividade, vocês vão in- vestigar a eletrólise de uma solu- ção aquosa de iodeto de potás- sio (KI) e identifi car os produtos formados nos eletrodos. MATERIAL Um béquer de 250 mL, dois eletrodos de grafi ta, uma fonte de corrente contínua (ou uma bateria de 9 V) e fi os para conexão, solução de iodeto de potássio (KI) 0,5 mol/L, papel indicador universal, fenolftaleína, um conta-gotas. O QUE FAZER 1. Montem o dispositivo para a eletrólise utilizando o béquer. Usem, como modelo, o esquema para célula eletroquímica apresentado na fi gura 8.29. Consulte o quadro 8.1 de potenciais de eletrodos-padrão para a realização dessa atividade. G ilb e rt o d o V a le R o d ri g u e s /A rq u iv o d a e d it o ra # Figura 8.29 – Alguns materiais necessários para a atividade. A fonte pode ser substituída por uma bateria de 9 V. 135a159_V4_CIE_NAT_Mortimer_g21Sc_U3_Cap8_LA .indd 152135a159_V4_CIE_NAT_Mortimer_g21Sc_U3_Cap8_LA .indd 152 9/6/20 11:35 AM9/6/20 11:35 AM