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Aula 13 Química p/ ENEM 2016 Professor: Wagner Bertolini QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 2 de 65 Que é uma aula relativamente simples, com várias definições (o que torna o assunto mais delicado para quem não os tem bem solidificados na cabecinha, eheheheh). Coloquei explicações bem detalhadas, com várias situações comuns. E coloquei vários exercícios resolvidos. Treine com os exercícios e exemplos da aula. Bons estudos!!!! 2. TIPOS DE REAÇÕES QUÍMICAS Reações químicas são fenômenos nos quais duas ou mais substâncias reagem entre si, dando origem a outras substâncias diferentes. A representação gráfica de uma reação química chama-se ³HTXDomR� TXtPLFD´, onde aparecem no primeiro membro os reagentes e, no segundo, os produtos. Exemplo genérico: A + B ĺ C + D Classificação -Reações de Síntese ou Adição Quando duas ou mais substâncias reagem, produzindo uma única substância. Exemplos: 2 H2 + O2 ĺ 2 H2O C + O2 ĺ CO2 SO3 + H2O ĺ H2SO4 A reação de síntese pode ser chamada de: QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 3 de 65 - Síntese total quando os reagentes são todos substâncias simples (1o e 2o exemplos). - Síntese parcial: quando pelo menos um dos reagentes for substância composta (3o exemplo). -Reações de análise ou decomposição Quando, a partir de uma substância reagente, produz-se duas ou mais substâncias. Exemplos: A reação de decomposição realizada pela ação do calor chama-se pirólise, a realizada pela ação da luz chama-se fotólise e a realizada pela ação da corrente elétrica chama-se eletrólise. -Reações de Deslocamento ou Simples Troca Quando uma substância simples reage com uma substância composta, produzindo uma nova substância simples e uma nova composta. Genericamente temos: A + BC ĺ AC + B (A deslocou B) ou A + BC ĺ BA + C (A deslocou C) Professor: como eu vou saber se o reagente A (acima) desloca o B ou o C? Bem, a equação acima é genérica. Mas você deve analisar se o elemento da substância A é metálica (desloca o B) ou ametal (desloca o C). Depois, deve-se avaliar os requisitos para a reação ocorrer. QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 4 de 65 Exemplos Na + AgCl ĺ NaCl + Ag Zn + 2 HCl ĺ ZnCl2 + H2 Cl2 + CaBr2 ĺ CaCl2 + Br2 -Reações de Dupla Troca Quando duas substâncias compostas reagem, produzindo duas novas substâncias compostas. Genericamente temos: Exemplos NaCl + AgNO3 ĺ AgCl + NaNO3 Na2S + 2 HNO3 ĺ H2S + 2 NaNO3 Al(NO3)3 + 3 NaOH ĺ Al(OH)3 + 3 NaNO3 Ocorrência das Reações O simples contato entre as substâncias reagentes num sistema não é a condição exclusiva para que uma reação química ocorra. Sem dúvida, é necessário que haja contato entre os reagentes, mas deve existir também afinidade química entre eles. Indícios de ocorrência de uma reação - mudança de coloração no sistema e/ou - liberação de gás (efervescência) e/ou - precipitação (formação de composto insolúvel) e/ou - liberação de calor (elevação da temperatura do sistema reagente). -Reações de Deslocamento ou Simples Troca As condições de ocorrências das reações de deslocamento ou simples troca são: QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 5 de 65 -Deslocamento por metais Os átomos dos metais possuem raios grandes e elétrons livres na camada de valência; isso faz com que eles tenham grande capacidade de doar elétrons (eletropositividade) Essa capacidade varia de metal para metal. Por meio de observações experimentais, podemos colocar os principais metais em ordem decrescente de eletropositividade. Esta ordem é chamada fila das tensões eletrolíticas ou fila de reatividade: Exemplos 1ª Experiência: Zn(s) + CuCl2(aq) ĺ Observação macroscópica Interpretação Ocorre deposição de cobre da solução na superfície da placa de zinco, e a solução que era azul, vai diminuindo a intensidade da coloração, em razão da saída de Cu2+ e passagem de zinco da superfície da placa para a solução, na forma de Zn2+. Análise microscópica QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 6 de 65 O Zn perdeu 2 elétrons para o cobre: Zn(s) ĺ Zn2+(aq) + 2e- O Cu2+ da solução recebeu 2 elétrons do zinco: Cu2+ + 2e- ĺ Cu(s) Com isso ocorre uma reação química entre o zinco da placa e o cobre da solução: Zn(s) + CuCl2(aq) ĺ Cu(s) + ZnCl2(aq) Conclusão: zinco (Zn) deslocou o cobre (Cu2+), com isso podemos concluir que o zinco é mais reativo que o cobre. 2ª Experiência: Cu(s) + ZnSO4(aq) ĺ Observação macroscópica Interpretação Não houve nenhum efeito macroscópico como mudança de cor, liberação de gás ou formação de sólido, indicando que não ocorreu reação química. Análise microscópica Como não se observou nenhuma modificação, com isso não ocorreu reação: Cu(s) + ZnSO4(aq) ĺ Não há reação Conclusão: cobre (Cu) não deslocou o zinco (Zn2+), com isso podemos concluir que o cobre é menos reativo que o zinco. Podemos observar, então, que um metal pode doar elétrons para outro metal, desde que seja mais eletropositivo que ele. QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 7 de 65 Com base na fila de reatividade, podemos prever a ocorrência, ou não, das reações de deslocamento envolvendo metais. Assim, o metal mais eletropositivo (esquerda) deslocará (cederá elétrons) qualquer outro metal menos eletropositivo (direita), caso contrário, a reação será impossível. Exemplo Cu + FeSO4 ĺ impossível, pois o Cu é menos reativo que o Fe (fila de reatividade). Observação± entendemos por nobreza a característica de o metal não apresentar tendência a tomar parte em reações de deslocamento, ou seja, a nobreza é o oposto de reatividade. Nos casos de reações de metais com ácidos, devemos observar a posição do metal na fila de reatividade, pois os localizados à esquerda do hidrogênio reagem com ácidos, liberando H2 (gás hidrogênio). Exemplo Experiência: Zn(s) + HCl(aq) ĺ Observação Macroscópica Interpretação A placa de zinco está sendo consumida na solução de HCl com formação de bolhas (liberação de gás). Análise microscópica Reação da placa de zinco ao ser consumida pela solução: Zn(s) ĺ Zn2+(aq) + 2e- A liberação das bolhas é devido à formação do gás hidrogênio: 2HCl(aq) + 2e- ĺ 2Cl-(aq) + H2(g) QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 8 de 65 Com isso temos a seguinte reação: Zn(s) + 2HCl(aq) ĺ ZnCl2(aq) + H2(g) O HNO3 e H2SO4 concentrados, que são muito oxidantes, reagem com metais nobres, mas não liberam o gás hidrogênio (H2) pois, estando após o H na fila de reatividade, não poderão deslocá-lo do ácido. Estas reações são mais complexas. Ocorre também reações de metais com água, nas quais encontramos: Os metais alcalinos e alcalino-terrosos reagem violentamente com a água à temperatura ambiente, formando os hidróxidos correspondentes e liberando gás hidrogênio. Exemplos Os metais comuns reagem com a água por aquecimento, formando os óxidos correspondentes e liberando gás hidrogênio. Os metais nobres não reagem com a água. Resumindo temos: QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 9 de 65 Metais com a água: Metais alcalinos fazem reação muito violenta (perigo!) com a água, mesmo a frio. Metais alcalino-terrosos fazem reação branda com a água, a frio. O magnésio faz reação muito lenta com a água fria; com a água quente é mais rápida, porém branda. Os metais menos reativos que o Mg e mais reativos que o H só reagem com vapor de água a alta temperatura. Os metais menos reativos que o H não reagem com a água em nenhuma condição. -Deslocamento por Não-Metais Nos casos de reações de deslocamento com não-metais, verificamos que todos tendem a receber elétrons. Porém, esta capacidade varia de não- metal para não-metal, ou seja, uns têm maior e outros menor tendência em receber elétrons (eletronegatividade). Por meio de observações experimentais, podemos colocar os não-metais em uma fila de reatividade. QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 10 de 65 Com base na fila de reatividade, podemos prever a ocorrência ou não das reações de deslocamentos envolvendo não-metais. Assim, o não-metal mais reativo (esquerda) deslocará (receberá elétrons) qualquer outro não- metal menos reativo (direita), caso contrário, a reação será impossível. Exemplos 1ª Experiência: NaBr(aq) + Cl2(aq) ĺ Observação Macroscópica Interpretação A solução de cloro inicialmente verde ficou vermelha, indicando que através da mudança de coloração da solução que houve reação química. Análise microscópica Ocorreu reação entre Br- e Cl2: 2NaBr(aq) + Cl2(aq) ĺ 2NaCl(aq) + Br2(aq) Conclusão: o cloro deslocou o bromo, com isso concluímos que o cloro é mais reativo que o bromo. 2ª Experiência: NaCl(aq) + Br2(aq) ĺ Observação Macroscópica QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 11 de 65 Interpretação A solução de bromo inicialmente vermelha ao ser adicionado à solução de NaCl não mudou a coloração, indicando que não houve reação química. Análise microscópica Não ocorreu reação entre Cl- e Br2: NaCl(aq) + Br2(aq) ĺ não há reação Conclusão: o bromo não deslocou o cloro, com isso concluímos que o bromo é menos reativo que o cloro. Resumindo temos: -Dupla Troca Existem 4 tipos de reações de dupla-troca: sal1 + sal2 ĺ sal3 + sal4 sal1 + ácido1 ĺ sal2 + ácido2 QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 12 de 65 sal1 + base1 ĺ sal2 + base2 ácido + base ĺ sal + água Para verificarmos a ocorrência de uma das reações de dupla-troca citadas, a reação deve-se comportar de modo a atender a uma das seguintes condições. Quando ocorre a formação de um precipitado (produto menos solúvel que os reagentes) 1ª Experiência: NaCl(aq) + AgNO3(aq) ĺ Análise Macroscópica Interpretação Foram misturadas duas soluções incolores e ao término da reação houve formação de precipitado, indicando que ocorreu reação química. Análise Microscópica A reação entre NaCl(aq) e AgNO3(aq) ocorreu devido à formação de um sal menos solúvel do que os reagentes, ou seja, formação de um precipitado (AgCl): NaCl(aq) + AgNO3(aq) ĺ NaNO3(aq) + AgCl(s) Na+(aq) + Cl-(aq) + Ag+(aq) + NO3-(aq) ĺ Na+(aq) + NO3-(aq) + AgCl(s) QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 13 de 65 Ag+(aq) + Cl-(aq) ĺ AgCl(s) Conclusão: Uma das condições que indicam a ocorrência da reação de dupla-troca é a formação de um precipitado. 2ª Experiência: NaCl(aq) + KNO3(aq) ĺ Análise Microscópica Interpretação Foram misturadas duas soluções incolores e no final da mistura não foi verificado qualquer alteração macroscópica. Análise microscópica A mistura entre NaCl(aq) e KNO3(aq) não indicou ocorrência de reação química: NaCl(aq) + KNO3(aq) ĺ NaNO3(aq) + KCl(s) Na+(aq) + Cl-(aq) + K+(aq) + NO3-(aq) ĺ Na+(aq) + Cl-(aq) + K+(aq) +NO3-(aq) Conclusão: nenhuma evidência macroscópica indicou a ocorrência da reação. Vale lembrar que, em geral, as reações químicas ocorrem em solução aquosa. QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 14 de 65 Observação ± Dentre as funções inorgânicas, temos as seguintes regras de solubilidade em água a 25°C: Solubilidade em água Regras de solubilidade em água: Os sais dos metais alcalinos e de amônio são solúveis . Os nitratos (NO3-) e os acetatos (CH3-COO-) são solúveis . Os cloretos (Cl-), os brometos (Br-) e os iodetos (I-), em sua maioria, são solúveis . Principais exceções:PbCl2, AgCl, CuCl e Hg2Cl2 ĺ insolúveis PbBr2, AgBr, CuBr e Hg2Br2 ĺ insolúveis PbI2, AgI, CuI, Hg2I2 e HgI2 ĺ insolúveis Os sulfatos (SO42-), em sua maioria, são solúveis na água. Principais exceções:CaSO4, SrSO4, BaSO4 e PbSO4 ĺ insolúveis Os sulfetos (S2-) e hidróxidos (OH-), em sua maioria, são insolúveis na água. Principais exceções:Sulfetos dos metais alcalinos e de amônio ĺ solúveis Sulfetos dos metais alcalino-terrosos ĺ solúveis Os carbonatos (CO32-), os fosfatos (PO43-) e os sais dos outros ânions não mencionados anteriormente, em sua maior parte, são insolúveis na água. Exceções: Os sais dos metais alcalinos e de amônio são solúveis. -Quando ocorre a formação de uma substância volátil Exemplo: formação de um produto volátil (gás) QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 17 de 65 Outro exemplo: Observação± Dentre as funções químicas, quanto ao grau de ionização ou de dissociação iônica ( ), temos: Ácidos Oxiácidos: serão tanto mais fortes quanto maior for a diferença: no de O ± no de H ionizáveis. Se a diferença for zero ĺ ácido fraco. Ex.: H3BO3 Se a diferença for 1 ĺ ácido moderado. Ex.: H2SO3 Se a diferença for 2 ĺ ácido forte. Ex.: H2SO4 Se a diferença for 3 ĺ ácido muito forte. Ex.: HClO4 Exceção: H2CO3 é fraco, apesar de a diferença ser igual a 1. Bases ± são fortes todas as bases formadas por metais alcalinos e alcalino- terrosos (exceto de berílio e magnésio). ± são fracas todas as demais bases. QUESTÕES 01. (PM JOÃO MONLEVADE - TÉCNICO QUÍMICO ± CONSULPLAN/2011). O uso de catalisadores é de grande importância econômica em processos químicos industriais, por reduzirem significativamente o tempo de duração das reações e poderem ser usados diversas vezes e por muito tempo. Um exemplo de utilização industrial de QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.brPágina 18 de 65 catalisadores está na produção do oxigênio (O2), descrita corretamente na reação: a) 1 KClO3(s) ĺ 2 KCl(s) + 3 O2(g) b) 2 KClO3(s) ĺ 2 KCl(s) + 3 O2(g) c) 2 KClO3(s) ĺ 1 KCl2(s) + 1 KmnO3(s) + ½ O2(g) d) 1 KClO3(s) ĺ 1 KmnO3(s + 1 KClO(s) + 1 O2(g) e) 1 KClO3(s) ĺ 2 KClO(s) + Mn2 + 1 O2(g) RESOLUÇÃO: A produção de O2 está em todas as reações. Porém, este não deve ser originário do catalisador. Lembrando que catalisador não sofre mudança química definitiva, descartamos as alternativas c, d e e. E somente a B está corretamente balanceada. 5HVSRVWD��³%´� 02. (UFRJ - TÉCNICO EM QUIMICA - UFRJ/2012). Ao borbulhar um fluxo de CO2 numa água que possui elevada concentração de íons Ca2+, devido à dissolução prévia de CaO, um aluno de química experimental observou a formação de um precipitado branco que é devido à formação da seguinte substância: (A) CaCl2. (B) CaCO3. (C) CO. (D) Na2CO3. (E) NaHCO3 RESOLUÇÃO: A reação que irá ocorrer ao borbulhar CO2 será entre o CO2 e o Ca(OH)2 formado anteriormente, ao se dissolver CaO em água. Vejamos: CaO + H2O ĺ Ca(OH)2 Ca(OH)2 + CO2 ĺ CaCO3(s) + H2O 5HVSRVWD��³%´� QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 19 de 65 03. (PM SOROCABA - PROFESSOR DE QUIMICA ± VUNESP/2012). O elemento fósforo, na forma de P4(g), pode ser obtido a partir de fosfato de cálcio e sílica por meio da reação química representada pela equação: 2Ca3(PO4)2 (s) + x SiO2 (s) + 10 C (s) ĺ y P4 (g) + z CaSiO3 (s) + 10 CO (g) Nessa equação, os coeficientes estequiométricos x, y e z, correspondem, respectivamente, a (A) 3, 1 e 3. (B) 6, 1 e 6. (C) 3, 2 e 6. (D) 6, 1 e 3. (E) 6, 6 e 1. RESOLUÇÃO: Observa-se que temos 6 átomos de cálcio e 4 átomos de fósforo. Logo, os coeficientes y=1, z=6. Substituindo-se estes coeficientes teremos nos produtos teremos 28 átomos de oxigênio. Portanto, já temos 16 átomos de oxigênio no termo 2Ca3(PO4)2. Então, faltam mais 12 átomos de oxigênio. Assim, o valor de x é 6. 5HVSRVWD��³%´� 04. (PM-MG - PROFESSOR II DE QUÍMICA - FCC/2012). Dos processos abaixo, o único considerado endotérmico é a (A) neutralização de ácidos e bases. (B) solidificação da água. (C) combustão completa do metano. (D) decomposição de uma substância em átomos. RESOLUÇÃO: Processo endotérmico é o que precisa absorver energia para ocorrer. Para decompor uma substância precisamos fornecer energia para a quebra das ligações existentes. A solidificação é um processo que libera energia, assim como a combustão e as reações de neutralização. 5HVSRVWD��³'´� QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 20 de 65 05. (PM-MG - PROFESSOR II DE QUÍMICA - FCC/2012). São exemplos de transformações químicas: (A) formação de orvalho, formação da ferrugem, cozimento dos alimentos. (B) sublimação do iodo, fusão do enxofre, amadurecimento de uma fruta. (C) aquecimento de um fio de platina, queima de uma fita de magnésio, pulverização do sal de cozinha. (D) queima de uma fita de magnésio, amadurecimento de uma fruta, cozimento dos alimentos. RESOLUÇÃO: As transformações químicas são fenômenos que alteram quimicamente os materiais. Portanto, temos todos os fenômenos químicos representados na alternativa D. Lembrando que mudança de estado físico não altera quimicamente a natureza do material. Assim como pulverizar um material sólido. 5HVSRVWD��³'´� 06. (PMSP - PEB-II/PROFESSOR II DE QUÍMICA± VUNESP/2012). As transformações químicas podem ser utilizadas para gerar energia e, assim, possibilitar a ocorrência de outras que consomem energia. Exemplos de transformações químicas que ocorrem, respectivamente, com liberação e absorção de energia são: (A) combustão do etanol e neutralização de ácidos. (B) fermentação biológica e combustão da gasolina. (C) queima de carvão e cozimento de um bolo. (D) cozimento de um ovo e fermentação biológica. (E) queima da madeira e combustão de metano. RESOLUÇÃO: Todas as combustões (queimas) liberam energia. As neutralizações também. Para cozer um alimento é necessário fornecer energia. 5HVSRVWD��³&´� QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 21 de 65 07. (PM JOÃO MONLEVADE - TÉCNICO QUÍMICO ± CONSULPLAN/2011). ³$� SLQWXUD� HOHWURVWiWLFD�� TXH� HYLWD� GHVSHUGtFLR�� apresenta excelente acabamento e não usa solventes, é um tipo de galvanização, que consiste na eletrodeposição de um metal de UHYHVWLPHQWR�´�$R�UHDOL]DU�XPD�SLQWXUD�HP�Sy�QXP�FDUUR��p�FRUUHWR�DILUPDU� que: A) cobre-se o carro com uma camada de metal pulverizado sem condução de corrente elétrica. B) trata-se de um processo de eletrólise conhecido como niquelação. C) o carro estará protegido da corrosão, pois é o oxidante. D) há uma transformação química, não apenas transporte do metal do ânodo para o cátodo. E) o carro é o cátodo e a tinta o ânodo. RESOLUÇÃO: Se é uma eletrodeposição é necessário que ocorra reação de oxirredução, onde teremos um cátodo (sempre ocorre a redução) e um ânodo (sempre ocorre oxidação). 5HVSRVWD��³(´�� 3. OXIDAÇÃO E REDUÇÃO Conceitos de OXI-REDUÇÃO A experiência descrita a seguir mostra o que ocorre quando uma lâmina de zinco é mergulhada em uma solução de sulfato de cobre (CuSO4). QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 22 de 65 Explicação Os íons Cu2+(aq) da solução migram até a barra de zinco Zn(s) e retiram (ganham) elétrons do metal. Assim, formam-se átomos neutros de cobre Cu0(s) que se depositam na lâmina, justificando assim o aparecimento da cor vermelha na superfície do zinco. Os átomos de zinco (Zn), ao perderem seus elétrons, vão para a solução na forma Zn2+(aq). Observa-se, assim, que ocorreu uma reação de transferência de elétrons entre os íons Cu2+(aq) e os átomos de zinco. Assim, podemos escrever a seguinte equação: 2. Definições 2.1. Oxidação É a perda de elétrons por uma espécie química. Exemplo QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 23 de 65 2.2. Redução É o ganho de elétrons por uma espécie química. Exemplo Formação da ferrugem Observação macroscópica: Observação microscópica: QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 24 de 65 3. Número de Oxidação (Nox) Nox é o número que designa a carga real (ligação iônica) ou carga aparente (ligação covalente) de um átomo ou de uma espécie química. 3.1. Nox em Compostos Iônicos É o número que designa a carga real da espécie química. Exemplos Considere o composto formado entre sódio (IA) e cloro (VIIA). Na doa 1e± e transforma-se em Na+ Cl recebe 1 e± e transforma-se em Cl± Considere o composto formado entre magnésio (IIA) e oxigênio (VIA). QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 25 de 65 Mgdoa 2 e± e transforma-se em Mg2+ O recebe 2 e± e transforma-se em O2± 3.2. Nox em Compostos Covalentes É o número que designa a carga aparente (parcial) do átomo na molécula. Nox negativo é atribuído ao elemento mais eletronegativo (o que atrai com maior intensidade os e± na ligação covalente). Nox positivo é atribuído ao elemento menos eletronegativo (o que deixa os elétrons serem atraídos na ligação covalente). Exemplos Fluoreto de Hidrogênio (HF) Eletronegatividade: F > H O F atraiu 1 e- do H => Nox = 1- O H deixou o F atrair 1 e- => Nox = 1+ �Água (H2O) Eletronegatividade: O > H O oxigênio atraiu 2e±, sendo 1 de cada hidrogênio: => Nox = 2- Cada H deixou o oxigênio atrair 1e± : => Nox = 1+ Amônia (NH3) Eletronegatividade: N > H QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 26 de 65 O nitrogênio atraiu 3e±, sendo 1 de cada hidrogênio: => Nox = 3- Cada H deixou o N atrair 1e± : => Nox = 1+ Metanal (H2CO) Eletronegatividade: O > C > H O oxigênio atraiu 2e± do C: => Nox = 2- Cada H deixou o C atrair 1e± : => Nox = 1+ Gás hidrogênio (H2) Eletronegatividade: H = H O par eletrônico não é atraído por nenhum dos átomos, já que possuem a mesma eletronegatividade. Com isso, ficamos com: => Nox = ZERO 3.3. Regras Práticas para Determinação do Nox - Nox é a carga elétrica (total ou parcial) que um átomo assume no momento de uma ligação química. -Nos compostos iônicos, o número de oxidação dos elementos é a própria carga dos íons. Exemplo: NaCl, onde Na = +1 e o Cl = -1 QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 27 de 65 - Nos compostos covalentes, o número de oxidação dos elementos é a carga que ele adquiriria se houvesse completa separação dos átomos da molécula. Exemplo: SO2, onde S doou 4 elétrons e cada O recebeu 2 elétrons. -Toda substância simples tem NOX igual a zero; - O elemento químico de uma substância simples apresentará NOX igual a zero; - A soma algébrica dos NOX de uma substância composta é igual a zero; - A soma algébrica dos NOX dos elementos que formam um radical (agregado iônico) é igual a carga do radical; NOS COMPOSTOS - metais alcalinos, o NOX é igual a +1; - metais alcalinos terrosos, o NOX é igual a +2; - O Hidrogênio apresenta NOX igual a +1. Mas, nos Hidretos Metálicos seu NOX será ±1; - O Oxigênio apresenta os seguintes NOX: (-2) nos óxidos; (+2) quando ligado ao Flúor; (-1) nos peróxidos; (-1/2) nos superóxidos. - Os Halogênios em geral apresentam NOX igual a ±1, quando forem o elemento mais eletronegativo do composto. Os elementos que apresentam NOX fixos são os seguintes: Ag = +1 Zn = +2 Al = +3 O Flúor apresentará sempre NOX igual a ±1. QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 28 de 65 4. Oxirredução e Nox Oxidação: Aumento algébrico do Nox (perda de e-) Redução: Diminuição algébrica do Nox (perda de e-) Exemplo Interpretação O Zn(s) sofreu oxidação pois teve o seu Nox aumentado pelo fato de perder e±. O Cu2+(aq) sofreu redução, pois teve o seu Nox diminuído pelo fato de ganhar e±. 5. Agente Oxidante e Redutor 5.1. Oxidante É a espécie reagente que contém o elemento que sofre redução. Explicação: para que o elemento sofra redução, é necessário causar a oxidação de um outro elemento, daí o nome oxidante. 5.2. Redutor É a espécie reagente que contém o elemento que sofre oxidação. Explicação: para que o elemento sofra oxidação, é necessário causar a redução de um outro elemento, daí o nome redutor. Exemplo QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 29 de 65 Seja a reação de produção do ferro na siderurgia, a partir da hematita (Fe2O3) e monóxido de carbono (CO). Fe3+ ĺ sofreu redução, logo, Fe2O3 é o agente oxidante (oxidante) C2+ ĺ sofreu oxidação, logo, CO é o agente redutor (redutor) QUESTÕES 01. (PETROBRÁS - TÉCNICO DE OPERAÇÕES JUNIOR - CESGRANRIO/2014). Reações de oxirredução são aquelas em que há espécies que doam elétrons e espécies que recebem elétrons, ocasionando nesse processo variação do número de oxidação. Um exemplo de oxirredução é a seguinte reação: (A) H+(aq) + OH-(aq) ĺ H2O(l) (B) AgNO3(aq) + NaCl(aq) ĺ AgCl(s) + NaNO3(aq) (C) H3PO4(aq) + 2NaOH(aq) ĺ 2H2O(l) + Na2HPO4(aq) (D) SnCl2(aq) + 2FeCl3(aq) ĺ SnCl4(aq) + 2FeCl2(aq) (E) CO2(g) + H2O(l) ĺ H2CO3(aq) RESOLUÇÃO: As reações de neutralização ou de óxidos em água nunca são de óxido- redução. A dica é procurar reação que tenha substância simples. Neste caso não temos nenhuma. Mas, para uma pessoa atenta perceberá que na reação D o ferro está combinado com 3 cloros no reagente e depois com 2 cloros, no produto. Então, o elemento ferro teve alteração de carga. Variou nox = oxirredução (porque o estanho também variou. Observe que também se combina com diferentes valores de átomos de cloro). QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 30 de 65 5HVSRVWD��³'´� 02. (PETROBRÁS - TÉCNICO DE OPERAÇÕES JUNIOR ± CESGRANRIO/2013). Reações que ocorrem com transferência de elétrons são denominadas reações de oxirredução. Um exemplo de reação de oxirredução é: RESOLUÇÃO: Reações em que ocorrem oxirredução são aquelas em que existe a transferência de elétrons e, portanto, mudança do valor de Nox de elementos envolvidos na reação. Uma das dicas é você procurar reação em que aparece substância simples, seja no reagente ou no produto. Reações de dupla troca NUNCA são reações de oxirredução. Outra possibilidade seria calcular o NOX de todos os envolvidos em todas as reações. Porém, isto levaria muito tempo. Pela dica dada, observa-se que a única reação que traz substância simples é a reação D. 5HVSRVWD��³'´� 03. (UABC - TÉCNICO DE LABORATÓRIO± VUNESP/2013). Considere as equações e as classificações das reações: I. BaCl2(aq) + Na2SO4(aq) ĺ 2NaCl(aq) + BaSO4(s) = dupla troca II. Cr2O72-(aq) + H2O(l) ĺ 2CrO42-(aq) + 2H+(aq) = oxirredução III. 2HCl(aq) + Zn(s) ĺ H2(g) + ZnCl2(aq) = deslocamento Assinale a alternativa que classifica corretamente cada um dos itens apresentados como V (verdadeiro) ou F (Falso), na ordem em que aparecem. (A) V, V, V. QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 31 de 65 (B) V, F, V. (C) V, V, F. (D) F, V, F. (E) F, F, V. RESOLUÇÃO: A segunda equação não é de óxido-redução, pois, nenhum elemento químico mudou o valor do nox. As demais estão corretas. 5HVSRVWD��%´ 04. (UNIPAMPA - TÉCNICO DE LABORATÓRIO± CESPE/2013). A reação entre o AgNO3 e o K2CrO4 resulta em um precipitado de cor vermelho tijolo, devido a formação do cromato de prata. RESOLUÇÃO: Seria preciso equacionar a reação de dupla-troca e ter certo conhecimento de precipitados (que se adquire treinando). Normalmente os sais de prata são insolúveis. Mas, vamos à equação e verificar se forma cromato de prata:2 AgNO3 + K2CrO4 ĺ Ag2CrO4 + 2 KNO3 Cromato de prata 5HVSRVWD��³&(572´� 05. (SEE/RJ - PROFESSOR I DE QUIMICA ± CEPERJ/2013). Em 1827, o químico alemão Friedrich Wöhler ¿nalmente conseguiu, com suprema engenhosidade experimental, isolar o alumínio metálico. Basicamente, o experimento de Wöhler envolveu o aquecimento de cloreto de alumínio desidratado com potássio puro hiper-reativo, que removeu o cloreto do alumínio. (STRATHERN, P. O sonho de Mendeleiev, 1ª edição. Rio de Janeiro, RJ: Jorge Zahar Editor, 2002, p.219.). Na reação realizada por Wöhler ocorreu uma: a) oxirredução QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 32 de 65 b) dupla-troca c) síntese d) decomposição e) condensação RESOLUÇÃO: Se o alumínio estava ligado ao cloro e depois foi isolado ele sofreu uma reação de redução, através de um processo de oxido redução. Poderíamos exemplificar com a seguinte equação, com os valores de nox para o Al e para o K (já que nada ocorre com o cloro, que terá nox+ -1): AlCl3 + 3K Æ Al + 3KCl (nox +3) Nox =0 (nox=0) (nox= +1) 5HVSRVWD��³$´� 06. (PETROBRÁS - TÉCNICO DE OPERAÇÕES JUNIOR - CESGRANRIO/2012). A reação do dicromato de potássio com sulfato de ferro II é feita em meio fortemente ácido, como representado pela equação não balanceada abaixo. Nessa equação, verifica-se que (A) 6 mol de K2Cr2O7 reagem com 1 mol de FeSO4 no balanço de massa. (B) o oxigênio, no ácido sulfúrico, se reduz de 4+ para 1+. (C) ácido sulfúrico é o agente redutor, e ferro II é o agente oxidante. (D) dicromato é o agente oxidante, e ácido sulfúrico é o agente redutor. (E) dicromato é o agente oxidante, e ferro II é o agente redutor. RESOLUÇÃO: Vejamos a equação química e seus respectivos valores de Nox: +1 +6 -2 +2 +6 -2 +1 +6 -2 +3 +6 -2 +3 +6 -2 +1 +6 -2 +1-2 Observamos que o Cr varia seu nox diminuindo de +6 para +3. Nox diminuiu: elemento reduziu. Portanto, K2Cr2O7 é o agente oxidante. QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 33 de 65 Já o nox do Fe passa de +2 para +3. Nox aumentou, elemento oxidou. Logo FeSO4 (ou Fe2+) é agente redutor. Por exclusão, chegamos à alternativa E. nem foi necessário balancear a equação. 5HVSRVWD��³(´� 07. (PETROBRÁS - TÉCNICO(A) QUÍMICO(A) DE PETRÓLEO JÚNIOR - CESGRANRIO/2011). Considere a seguinte reação de oxirredução que ocorre espontaneamente: Nessa reação, é INCORRETO afirmar que (A) o número de oxidação do Mn no KMnO4 é 7+. (B) o número de oxidação do Sn no SnCl2 é 2+. (C) o Mn no KMnO4 se reduz a Mn . (D) Sn2+ se oxida a Sn4+. (E) KMnO4 é o agente redutor em meio ácido. RESOLUÇÃO: Segundo a reação abaixo teremos os seguintes valores de nox: +1 +7 -2 +2-1 +1-1 +2-1 +4-1 +1-1 +1-2 Mn sofre redução (KmnO4 é agente oxidante) e Sn sofre oxidação (SnCl2 é agente redutor). Logo, podemos concluir que está incorreto o ítem E ResposWD��³(´� 08. (UNIPAMPA - TÉCNICO DE LABORATÓRIO± CESPE/2013). Uma característica das reações de oxirredução é a presença de um agente oxidante e de um agente redutor. O agente oxidante recebe elétrons; o QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 34 de 65 agente redutor, por sua vez, perde elétrons. RESOLUÇÃO: O oxidante é a espécie que contém o elemento químico que sofre a redução (recebe elétrons). Já o redutor é a espécie que contém o elemento que sofre oxidação (perde elétrons). 5HVSRVWD��³&(572´� 09. (PETROBRÁS - TÉCNICO DE OPERAÇÃO JÚNIOR- CESGRANRIO/2012). 2Agº + CuSO ĺ Ag2SO + Cuº Na reação química acima, a prata reage com sulfato de cobre, obtendo sulfato de prata e cobre puro. Qual o agente oxidante nessa reação? (A) CuSO4 (B) Agº C) Ag2SO4 (D) Cuº RESOLUÇÃO: O agente oxidante é a espécie que causa a oxidação de outra espécie. Para oxidar alguém ele precisa sofrer redução. Dica: agentes oxidante e redutor devem pertencer aos reagentes. NUNCA será um produto da reação. Logo, duas alternativas já poderiam ser descartadas (C e D). Veja que o Ag está com carga zero (átomo neutro isolado). Depois ele está combinado (carga +1), portanto, sofreu oxidação. Por eliminação ficaremos com O CuSO4 (cobre ligado tem carga +2 e depois de reagir, está como átomo neutro, com carga zero, sofrendo redução). 5HVSRVWD��³$´� 10. (PM TAIAÇU - PROFESSOR DE QUÍMICA ± INSITUTO SOLER/2013). Reações de oxirredução envolvem transferência de elétrons. Abaixo são apresentadas equações de um tipo dessas reações. Assinale a alternativa que corresponde à equação corretamente QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 35 de 65 balanceada: a) 2MnO4- + H2O2 + 6H+ĺ 2Mn2+ + 3O2 + 4H2O. b) 2MnO4- + 3H2O2 + 6H+ĺ 2Mn2+ + 4O2 + 6H2O. c) 2MnO4- + 5H2O2 + 6H+ĺ 2Mn2+ + 5O2 + 8H2O. d) 2MnO4- + 7H2O2 + 6H+ĺ 2Mn2+ + 6O2 + 10H2O. RESOLUÇÃO: Para responder a esta questão devemos verificar se o balanceamento está correto. Para isto, basta encontrar a alternativa em que todos os elementos químicos estejam em quantidades de átomos iguais antes e depois da reação. Uma análise nas alternativas impossibilita de concluir por este critério. Outra possibilidade rápida e verificar o total de cargas antes e depois da reação, já que temos íons nas equações. Este critério também não nos ajuda neste exemplo. Portanto, só nos resta o método mais trabalhoso: balancear a equação pelo método de oxido-redução. Vamos calcular o nox dos elementos em cada composto: MnO4- + H2O2 + H+ĺ Mn2+ + O2 + H2O +7 -2 =1 -1 +1 +2 0 +1-2 Observamos que o manganês e o Oxigênio do H2O2 sofrem mudança de nox. Logo, vamos determinar a variação de elétrons destes elementos em cada das substâncias da reação. Mn= de +7 para +2 = nox diminuiu = elemento reduziu = variou 5e- por átomo. O = -1 para 0 = nox aumentou = elemento oxidou = variou 1e- por átomo Vamos determinar a variação total por substância: MnO4- = variou 5e- X 1 átomo = 5e- H2O2 = variou 1e- X 2 átomos = 2e- O múltiplo entre 5 e 2 é 10. Então, devemos multiplicar adequadamente para que as substâncias tenham perdido e ganhado 10e- no total. Ficaria: 2MnO4- e 5 H2O2. Logo, teremos a alternativa C. 5HVSRVWD��³&´� QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 36 de 65 11. (PM SOROCABA - PROFESSOR DE QUIMICA ± VUNESP/2012). Quando o nitrogênio é aplicado ao solo na forma de sais de amônio, por ação microbiológica, em presença de oxigênio, íons amônio são transformados em íons nitrato, que são assimilados pelos vegetais: 2 O2 + NH4+ ĺ NO3± + 2 H+ + H2O Nessa transformação, o número de oxidação do nitrogênio varia de (A) +4 para +3. (B) +3 para ±5. (C) ±3 para +3. (D) ±3 para +4. (E) ±3 para +5. RESOLUÇÃO: O número de oxidação do Nitrogênio no amônio é calculado da seguinte maneira: NH4+ Nox X +1 Soma X +4 = +1 Logo, x= -3. Já no NO3- NO3- Nox X -2 Soma X -6 = -1 Logo, x= +5. 5HVSRVWD��³(´� 11. (PMSP - PEB-II/PROFESSOR II DE QUÍMICA± VUNESP/2012). Objetos de cobre expostos ao ar úmido adquirem uma coloração esverdeada devido à formação de carbonato básicode cobre, de acordo com a reação: 2 Cu (s) + H2O (l) + O2 (g) + CO2 (g) ĺ Cu2 (OH)2CO3 (s) QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 37 de 65 Nessa reação, as espécies redutora e oxidante são, correta e respectivamente, (A) a água e o cobre. (B) a água e o gás carbônico. (C) o oxigênio e o cobre. (D) o cobre e a água. (E) o cobre e o oxigênio. RESOLUÇÃO: Vamos calcular o nox de cada elemento químico nas espécies da reação: Cu (s) + H2O (l) + O2 (g) + CO2 (g) ĺ Cu2 (OH)2CO3 (s) 0 +1-2 0 +4-2 +2 -2+1 +4-2 Observa-se que o nox do cobre aumentou. Portanto, oxidou e Cu é agente redutor. Por outro lado, o nox do Oxigênio passou de zero para -2. Nox diminuiu, elemento reduziu. É agente oxidante (O2). Os demais permanecem sem sofrer alteração em seus nox. 5HVSRVWD��³(´� 4. BALANCEAMENTO DE EQUAÇÕES POR ÓXIDO-REDUÇÃO. O balanceamento de uma reação química pelo método de oxirredução corresponde a ajustar os coeficientes de uma reação química com os menores números inteiros. Só podemos usar esta técnica se a reação for de oxi-redução, ou seja: ocorrer a mudança de Nox de pelo menos duas espécies (ou dupla mudança para um mesmo elemento químico). Regras para o balanceamento O balanceamento tem como fundamento que o total de elétrons cedidos pelo redutor seja IGUAL ao total de elétrons recebidos pelo oxidante. QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 38 de 65 1º) Determinar, na equação química, os valores de todos os Nox e verificar qual espécie se oxida e qual se reduz, analisando os valores dos Nox dos elementos nos reagentes e nos produtos. 2º) Escolher entre as espécies que sofrem redução e oxidação uma delas para iniciar o balanceamento. 3º) Calcular os Ʃoxid e Ʃred . Veja abaixo: Ʃoxid = número de elétrons perdidos x atomicidade do elemento Ʃred = número de elétrons recebidos x atomicidade do elemento 4º) Se possível, os Ʃoxid e Ʃred podem ser simplificados. Exemplificando: Ʃoxid = 4 Ʃred = 2 simplificando ... Ʃoxid = 2 Ʃred = 1 5º) Para igualar os elétrons nos processos de oxidação e redução: O Ʃoxid se torna o coeficiente da substância que contém o átomo que se reduz. O Ʃred se torna o coeficiente da substância que contém o átomo que se oxida. 6º) Os coeficientes das demais substâncias são determinados igualando-se o total de átomos de cada elemento químico existentes antes e depois da reação, baseando-se na conservação dos átomos. Exemplo 1 NaBr + MnO2 + H2SO4 ĺ MnSO4 + Br2 + H2O + NaHSO4 1+ 1- 4+ 2- 1+ 6+ 2- 2+ 6+ 2- 0 1+ 2- 1+ 1+ 6+ 2- QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 39 de 65 O Br se oxida, pois tem nox = 1- no primeiro membro e nox = 0 no segundo. Esta oxidação envolve 1 elétron e como sua atomicidade no NaBr é igual a 1, temos: Ʃoxid = 1 x 1 = 1 O Mn se reduz, pois tem nox = 4+ no primeiro membro e nox = 2+ no segundo. Esta redução envolve 2 elétrons e como sua atomicidade no MnO2 é igual a 1, temos: Ʃred = 2 x1 = 2 Veja que os valores totais de elétrons são diferentes. Logo, devemos igualar estes valores e para isto, devemos multiplicar adequadamente as quantidades das espécies envolvidas: 2NaBr (totalizando 2 elétrons) 1MnO2 (totalizando 2 elétrons) Costumamos falar que devemos inverter os valores obtidos para oxidante e redutor quando os valores individuais forem diferentes. Invertendo os coeficientes obtidos: 2 NaBr + 1 MnO2 + H2SO4 => MnSO4 + Br2 + H2O + NaHSO4 Os demais coeficientes são obtidos igualando-se o total de átomos de cada elemento químico existentes antes e depois da reação, baseando-se na conservação dos átomos. 2 NaBr + 1 MnO2 + 3 H2SO4 => 1 MnSO4 + 1 Br2 + 2 H2O + 2 NaHSO4 QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 40 de 65 Os coeficientes iguais a 1 foram colocados somente por questões de evidência, uma vez que os mesmos são dispensáveis. OBS: quando os valores de elétrons forem múltiplos entre si devemos simplificá-los. Exemplo 2 Uma mesma substância contém os átomos que se oxidam e também os que se reduzem (AUTO REDOX) NaOH + Cl2 => NaClO + NaCl + H2O Os átomos de Cl no Cl2 tem nox igual a zero. No segundo membro temos Cl com nox = 1+ no NaClO e Cl com nox = 1- no NaCl. Como a única fonte de Cl na reação é o Cl2, a reação pode ser reescrita assim ... NaOH + Cl2 + Cl2 => NaClO + NaCl + H2O Como o Cl2 vai ser o elemento de partida tanto para a oxidação quanto para a redução, a atomicidade nos dois processos será igual a 2. A oxidação envolve mudança do nox do Cl de zero para 1+, ou seja, um elétron. Assim ... Ʃoxid = 1 x 2 = 2 A redução envolve a mudança do nox do Cl de zero para 1-, ou seja, um elétron. Assim Ʃred = 1 x 2 = 2 Simplificando, temos: Ʃoxid = Ʃred = 1 NaOH + 1 Cl2 + 1 Cl2 => NaClO + NaCl + H2O QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 41 de 65 Os demais coeficientes são obtidos igualando-se o total de átomos de cada elemento químico existentes antes e depois da reação, baseando-se na conservação dos átomos. 4 NaOH + 1 Cl2 + 1 Cl2 => 2 NaClO + 2 NaCl + 2 H2O Finalmente: 4 NaOH + 2 Cl2 => 2 NaClO + 2 NaCl + 2 H2O Exemplo 3 A água oxigenada atuando como oxidante FeCl2 + H2O2 + HCl => FeCl3 + H2O No primeiro membro, o oxigênio da água oxigenada tem nox = 1-, já no segundo membro, no H2O, tem nox = 2-. Isto caracteriza uma redução envolvendo 1 elétron. Como a atomicidade do oxigênio na substância de partida (H2O2) é igual a 2. Ʃred = 2 x 1 = 2 No primeiro membro, o ferro do FeCl2 tem nox = 2+, já no segundo membro, no FeCl3, tem nox = 3+. Isto caracteriza uma oxidação envolvendo 1 elétron. Como a atomicidade do ferro na substância de partida (FeCl2) é igual a 1: Ʃoxid = 1 x 1 = 1 Invertendo os coeficientes ... 2 FeCl2 + 1 H2O2 + HCl => FeCl3 + H2O QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 42 de 65 Os demais coeficientes são obtidos igualando-se o total de átomos de cada elemento químico existentes antes e depois da reação, baseando-se na conservação dos átomos. 2 FeCl2 + 1 H2O2 + 2 HCl => 2 FeCl3 + 2 H2O Exemplo 4 A água oxigenada atuando como redutor KMnO4 + H2O2 + H2SO4 => K2SO4 + MnSO4 + H2O + O2 O Mn no KMnO4, no primeiro membro, possui nox = 7+. No segundo membro, no MnSO4, o Mn tem nox = a 2+. Este processo é uma redução envolvendo 5 elétrons. Como a atomicidade do Mn na substância de partida (KMnO4) é igual a 1, temos ... Ʃred = 5 x 1 = 5 No primeiro membro temos o oxigênio com dois nox diferentes:nox = 1- na água oxigenada e nox = 2 - no H2SO4 e KMnO4 Como o O2 é gerado a partir da água oxigenada, ela será a substância de partida. E observe que ao final do balanceamento ambos terão os mesmos coeficientes (H2O2 e O2). O oxigênio no primeiro membro, na água oxigenada tem nox = 1-. No segundo membro o oxigênio, no O2 tem nox igual a zero. Isso caracteriza uma oxidação com variação de um elétron. Como a atomicidade do oxigênio na substância de partida (H2O2) é igual a 2, temos: Ʃoxid = 1 x 2 = 2 Invertendo os coeficientes, temos ... 2 KMnO4 + 5 H2O2 + H2SO4 => K2SO4 + MnSO4 + H2O + O2 QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 43 de 65 Os demais coeficientes são obtidos igualando-se o total de átomos de cada elemento químico existentes antes e depois da reação, baseando-se na conservação dos átomos. 2 KMnO4 + 5 H2O2 + 3 H2SO4 => 1 K2SO4 + 2 MnSO4 + 8 H2O + 5 O2 Balanceamento de equações iônicas Na equação iônica escrevem-se somente as espécies que de alguma forma sofreram alteração. Lembrando que ela é considerada uma equação simplificada. Por exemplo: 1) NaCl + AgNO3 ĺ AgCl + NaNO3 Na+ (aq) + Cl- (aq) + Ag+ (aq) + NO-3 (aq) ĺ AgCl (s) + Na+ (aq) + NO-3 (aq) Equação iônica Ag+ (aq) + Cl- (aq) ĺ AgCl (s) 2) Pb(NO3)2 + 2KI ĺ PbI2 + 2KNO3 Pb2+ + 2NO-3 + 2K+ + 2I- ĺ PbI2(s) + 2K+ + 2NO-3 Equação iônica Pb2+(aq) + 2I-(aq) ĺ PbI2(s) Para fazer o balanceamento da equação iônica deve-se seguir os mesmos passos para se balancear as equações moleculares. Porém, um fator que deve ser levado em consideração para o balanceamento é que deve-se conferir as cargas elétricas totais da equação. Ou seja: fazer a soma de todas as cargas elétricas dos reagentes que estiverem na forma iônica (com QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 44 de 65 os coeficientes devidamente balanceados) e igualar este valor à soma total de todas as cargas dos produtos que estiverem na forma iônica. Este passo em algumas situações serve para determinar o coeficiente de um dos envolvidos na equação iônica. Veja abaixo: Exemplo 1: Cr2O7 2- + Cl- + H+ ĺ Cr3+ + H2O + Cl2 O nox do Cr no reagente Cr2O7 2- é 6+ e nos produtos é 3+ (Cr3+). Portanto, sofreu redução, variando 3 elétrons por átomo. Como são 2 átomos de Cr terá um total de 6 elétrons. O nox do Cl era -1 nos reagentes e passa a Zero, nos produtos (Cl2). Portanto, sofreu oxidação envolvendo 1 elétron. Como são 2 átomos de Cl terá um total de 2 elétrons. Observa-se que no caso acima os coeficientes são múltiplos de 2, portanto, pode-se fazer a simplificação destes. Os coeficientes seriam: 1 6 14 2 7 3. Esta simplificação já poderia (deveria ser feita quando do cálculo dos valores de oxidantes e redutores) QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 45 de 65 1 Cr2O7 2- + 6 Cl- + 14 H+ ĺ 2 Cr3+ + 7 H2O + 3 Cl2 Exemplo 2: Observa-se que no caso acima os coeficientes são múltiplos de 2, portanto, pode-se fazer a simplificação destes. Os coeficientes seriam: 3 6 5 1 e 3. QUESTÕES QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 46 de 65 01. (PM SOROCABA - PROFESSOR DE QUIMICA ± VUNESP/2012). O elemento fósforo, na forma de P4(g), pode ser obtido a partir de fosfato de cálcio e sílica por meio da reação química representada pela equação: 2Ca3(PO4)2 (s) + x SiO2 (s) + 10 C (s) ĺ y P4 (g) + z CaSiO3 (s) + 10 CO (g) Nessa equação, os coeficientes estequiométricos x, y e z, correspondem, respectivamente, a (A) 3, 1 e 3. (B) 6, 1 e 6. (C) 3, 2 e 6. (D) 6, 1 e 3. (E) 6, 6 e 1. RESOLUÇÃO: Observa-se que temos 6 átomos de cálcio e 4 átomos de fósforo. Logo, os coeficientes y=1, z=6. Substituindo-se estes coeficientes teremos nos produtos teremos 28 átomos de oxigênio. Portanto, já temos 16 átomos de oxigênio no termo 2Ca3(PO4)2. Então, faltam mais 12 átomos de oxigênio. Assim, o valor de x é 6. 5HVSRVWD��³%´� 02. (DMAE-RS- QUÍMICO- CONSULPLAN/2011). Qual é a soma dos menores coeficientes estequiométricos inteiros da reação balanceada de oxidação do íon iodeto pelo íon permanganato em meio ácido para originar iodo molecular, óxido de manganês(IV) e água? A) Mais do que 20. B) Entre 15 e 19. C) Entre 10 e 14. D) Entre 7 e 9. E) 6. RESOLUÇÃO: QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 47 de 65 Para se determinar a soma dos coeficientes é necessário fazer o balanceamento da equação. No caso a equação mencionada no enunciado é: MnO4 - + I- + H+ ĺ I2 + MnO2 + H2O. Deve-se empregar alguma técnica (tentativa, óxido-redução) para se chegar aos coeficientes. Mas, sempre lembrando que os átomos que aparecem antes da reação devem aparecer depois da reação e em mesmas quantidades totais. Vamos fazer a resolução pelo método da óxido-redução: MnO4 - + I- + H+ ĺ I2 + MnO2 + H2O. Nox +7 -2 -1 +1 0 +4 -2 +1 -2 Quem variou o nox e quanto por átomo: Mn (por exemplo, do MnO4-): de +7 para +4. Variou 3 elétrons (ganhou 3e-, reduziu). I- = variou de -1 para 0. Variou 1 elétron (perdeu 1e-. Oxidou). Vou escolher uma substancia de cada ramal (oxidação pode ser MnO4- ou MnO2. Um deles apenas e posso escolher qualquer um porque em ambas as substancias só tenho um átomo de Mn). Escolherei o MnO4- No ramal da oxidação tenho duas espécies I- ou I2 (vou escolher o I2 porque tem maior quantidade de átomos e isto ajudará a eliminar a fração que pode dar se usar I-). Mas aqui é interessante avaliar o iodo no I2, porque seriam dois átomos e esta molécula precisaria da perda de 2e- para ser formada. Então, as quantidades de elétrons não são iguais. Preciso igualar e irei multiplicar em cruz. 2 MnO4- para cada 3 I2 Agora, uso estes coeficientes na equação e depois balanceio igualando os átomos antes e depois da seta: 2MnO4 - + I- + H+ ĺ 3I2 + MnO2 + H2O Ficaria com 6 átomos de iodo e precisaria ter 6 I-. Ficaria com 2 átomos de Mn e precisaria ter 2 MnO2. 2MnO4 - + 6 I- + H+ ĺ 3I2 + 2 MnO2 + H2O QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 48 de 65 Ficaria com 8 átomos de oxigênio e teria que ter os 8 átomos depois. Porem, já tem 4 átomos nas duas moléculas de MnO2. Logo preciso de 4 moléculas de água 2MnO4 - + 6 I- + H+ ĺ 3I2 + 2 MnO2 + 4 H2O. Precisaria ter 8 átomos de hidrogênio. Logo, 8 H+ 2MnO4 - + 6 I- + 8 H+ ĺ 3I2 + 2 MnO2 + 4 H2O. Portanto, esta equação ficaria corretamente balanceada com os seguintes coeficientes: 2 MnO4 - + 6 I- + 8 H+ ĺ 3 I2 + 2 MnO2 + 4 H2O. 5HVSRVWD��³$´� 03. (DMAE-RS- QUÍMICO- CONSULPLAN/2011). Qual é a soma dos menores coeficientes estequiométricos inteiros após o balanceamento da seguinte transformação química CH4 + Br2 ĺ CBr4 + HBr? A) 4. B) 6. C) 8. D) 10. E) 12. RESOLUÇÃO: O balanceamento pode ser feito pelo método das tentativas (em quese deve igualar a quantidade de átomos de cada elemento químico antes e depois da reação) ou pelo método da oxirredução. Os coeficientes seriam: 1 CH4 + 4 Br2 ĺ 1 CBr4 + 4 HBr 5HVSRVWD��³'´� 04. (PETROBRÁS - TÉCNICO DE OPERAÇÕES JUNIOR - CESGRANRIO/2012). A reação do dicromato de potássio com sulfato de ferro II é feita em meio fortemente ácido, como representado pela equação não balanceada abaixo. Nessa equação, verifica-se que QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 49 de 65 (A) 6 mol de K2Cr2O7 reagem com 1 mol de FeSO4 no balanço de massa. (B) o oxigênio, no ácido sulfúrico, se reduz de 4+ para 1+. (C) ácido sulfúrico é o agente redutor, e ferro II é o agente oxidante. (D) dicromato é o agente oxidante, e ácido sulfúrico é o agente redutor. (E) dicromato é o agente oxidante, e ferro II é o agente redutor. RESOLUÇÃO: Vejamos a equação química e seus respectivos valores de Nox: +1 +6 -2 +2 +6 -2 +1 +6 -2 +3 +6 -2 +3 +6 -2 +1 +6 -2 +1-2 Observamos que o Cr varia seu nox diminuindo de +6 para +3. Nox diminuiu: elemento reduziu. Portanto, K2Cr2O7 é o agente oxidante. Já o nox do Fe passa de +2 para +3. Nox aumentou, elemento oxidou. Logo FeSO4 (ou Fe2+) é agente redutor. Por exclusão, chegamos à alternativa E. nem foi necessário balancear a equação. 5HVSRVWD��³(´� 05. (UNIPAMPA - TÉCNICO DE LABORATÓRIO± CESPE/2013). A equação KMnO4 + 8HCl ĺ KCl + MnCl2 + 5Cl2 + 4H2O está corretamente balanceada com os menores números inteiros possíveis. RESOLUÇÃO: Para resolver esta questão basta fazer a contagem dos átomos dos elementos químicos antes e depois da reação. Se der diferença, então, o balanceamento está errado. Os átomos de cloro estão em quantidades diferentes (8 e 12). 5HVSRVWD��³(55$'2´� 06. (MARANHÃO - PERITO CRIMINAL± FGV/2012). Considere a reação iônica de oxidação do íon iodeto: a H+ + bMnO4 - + c I- ĺ d I2 + e Mn+2 + f H2O. QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 50 de 65 Os menores coeficientes a, b, c, d, e e f que balanceiam esta equação correspondem, respectivamente, a: (A) 16, 2, 10, 5, 2, 8. (B) 12, 4, 5, 2,2, 6. (C) 12, 5, 6, 2, 1, 6. (D) 16, 1, 12, 5, 2, 10. (E) 10, 2, 10, 8, 2, 10. RESOLUÇÃO: O acerto dos coeficientes pode ser feito pelo método das tentativas ou, neste caso, por óxido-redução. Lembrando que os átomos que aparecem nos reagentes devem aparecer nos produtos e em mesma quantidade. MnO4 - + I- + H+ ĺ I2 + Mn+2 + H2O. Nox +7 -2 -1 +1 0 +2 +1-2 Quem variou o nox e quanto por átomo: Mn (por exemplo do MnO4-): de +7 para +2. Variou 5 elétrons (ganhou 5e- , reduziu) I- = variou de -1 para 0. Variou 1 elétron (perdeu 1e-. Oxidou). Vou escolher uma substancia de cada ramal (oxidação pode ser MnO4- ou Mn2+. Um deles apenas e posso escolher qualquer um porque em ambas as substancias só tem um átomo de Mn). Escolherei o MnO4- No ramal da oxidação tenho duas espécies I- ou I2. (vou escolher o I2 porque tem maior quantidade de átomos e isto ajudará a eliminar a fração que pode dar se usar I-). Mas aqui é interessante avaliar o iodo no I2. Porque seriam dois átomos e esta molécula precisaria de 2e- para ser formada. Então, as quantidades de elétrons não são iguais. Preciso igualar este total. Para isto, irei multiplicar em cruz. MnO4- = 5e- x 1 átomo = 5e- I2 = 1e- x 2 átomos = 2e- Teremos: MnO4- = 5e- x 1 átomo = 5e- X 2 = 10e- I2 = 1e- x 2 átomos = 2e- X 5 = 10e- QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 51 de 65 Chegamos, assim, a 2MnO4- e 5I2 . Agora, uso estes coeficientes na equação e depois balanceio igualando os átomos antes e depois da seta: 2MnO4 - + I- + H+ ĺ 5I2 + Mn2+ + H2O Ficaria com 10 átomos de iodo e precisaria ter 10 I-. Ficaria com 2 átomos de Mn e precisaria ter 2 Mn2+. 2MnO4 - + 10 I- + H+ ĺ 5I2 + 2 Mn2+ + H2O Ficaria com 8 átomos de oxigênio e teria que ter os 8 átomos depois. Logo preciso de 8 moléculas de água 2MnO4 - + 10 I- + H+ ĺ 5I2 + 2 Mn2+ + 8 H2O. Precisaria ter 16 átomos de hidrogênio para formar as 8 H2O. Logo, preciso de 16H+ 2MnO4 - + 10 I- + 16 H+ ĺ 5I2 + 2 Mn2+ + 8 H2O. a= 16; b= 2; c= 10; d=5 ; e=2 ; f=8. 5HVSRVWD��³$´� 06. (PM-MG - PROFESSOR II DE QUÍMICA - FCC/2012). William Justin Kroll, em 1946, mostrou que o titânio podia ser obtido comercialmente pela redução do TiCl4 com magnésio metálico. No processo Kroll, representado pela equação de óxido-redução não balanceada TiCl4 + Mg ĺ MgCl2 + Ti (A) a soma dos menores coeficientes inteiros da equação balanceada é igual a 12. (B) o magnésio é o agente oxidante. (C) o titânio é o agente redutor. (D) o número de oxidação do titânio varia de +4 para zero. RESOLUÇÃO: Devemos determinar os coeficientes igualando os átomos dos respectivos elementos antes e depois da reação. Se temos 4 átomos de cloro antes, no TiCl4 então devemos ter 2 MgCl2. Assim, termos 2 Mg. Então, teremos 1TiCl4 + 2 Mg ĺ 2 MgCl2 + 1 Ti. QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 53 de 65 Resposta: [E] [Resposta do ponto de vista da disciplina Biologia] A reposição do nitrogênio atmosférico é realizada por bactérias anaeróbicas e representada no esquema pela etapa [V]. [Resposta do ponto de vista da disciplina Química] Desnitrificação: 3 2 redução NO ... ... N 5 0 � o � o 2. (Enem 2015). Alimentos em conserva são frequentemente armazenados em latas metálicas seladas, fabricadas com um material chamado folha de flandres, que consiste de uma chapa de aço revestida com uma fina camada de estanho, metal brilhante e de difícil oxidação. É comum que a superfície interna seja ainda revestida por uma camada de verniz à base de epóxi, embora também existam latas sem esse revestimento, apresentando uma camada de estanho mais espessa. SANTANA. V. M. S. A leitura e a química das substâncias. Cadernos PDE. Ivaiporã Secretaria de Estado da Educação do Paraná (SEED); Universidade Estadual de Londrina, 2010 (adaptado). Comprar uma lata de conserva amassada no supermercado é desaconselhável porque o amassado pode a) alterar a pressão no interior da lata, promovendo a degradação acelerada do alimento. b) romper a camada de estanho, permitindo a corrosão do ferro e alterações do alimento. c) prejudicar o apelo visual da embalagem, apesar de não afetar as propriedades do alimento. d) romper a camada de verniz, fazendo com que o metal tóxico estanho contamine o alimento. QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 54 de 65 e) desprender camadas de verniz, que se dissolverão no meio aquoso, contaminando o alimento. Resposta: [B] Comprar uma lata de conserva amassada no supermercado é desaconselhável porque o amassado pode romper a camada de estanho, permitindo a corrosão do ferro e alterações do alimento, ou seja, o ferro da lata pode sofrer oxidação 2(s) (aq)(Fe Fe 2e ) � �o � contaminando o alimento. 3. (Enem PPL 2015). Os calcários são materiais compostos por carbonato de cálcio, que podem atuar como sorventes do dióxido deenxofre 2(SO ), um importante poluente atmosférico. As reações envolvidas no processo são a ativação do calcário, por meio de calcinação, e a fixação do 2SO , com a formação de um sal de cálcio, como ilustrado pelas equações químicas simplificadas. calor 3 2 2 2 CaCO CaO CO 1 CaO SO O Sal de cálcio 2 o � � � o Considerando-se as reações envolvidas nesse processo de dessulfurização, a fórmula química do sal de cálcio corresponde a a) 3CaSO . b) 4CaSO . c) 2 8CaS O . d) 2CaSO . e) 2 7CaS O . Resposta: [B] Considerando-se as reações envolvidas nesse processo de dessulfurização, a fórmula química do sal de cálcio corresponde a 4CaSO : QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 55 de 65 3 calor 3 2 2 2 4 SO CaCO CaO CO 1 CaO SO O CaSO 2 o � � � o Observação: sorventes são materiais sólidos que retêm compostos químicos em sua superfície. 4. (Enem PPL 2014) Os bafômetros (etilômetros) indicam a quantidade de álcool, 2 6C H O (etanol), presente no organismo de uma pessoa através do ar expirado por ela. Esses dispositivos utilizam células a combustível que funcionam de acordo com as reações químicas representadas: I. 2 6 2 4C H O(g) C H O(g) 2H (aq) 2e� �o � � II. 2 2 1 O (g) 2H (aq) 2e H O( 2 � �� � o BRAATHEN, P. C. Hálito culpado: o princípio químico do bafômetro. Química Nova na Escola, n. 5, maio 1997 (adaptado). Na reação global de funcionamento do bafômetro, os reagentes e os produtos desse tipo de célula são a) o álcool expirado como reagente; água, elétrons e H� como produtos. b) o oxigênio do ar e H� como reagentes; água e elétrons como produtos. c) apenas o oxigênio do ar como reagente; apenas os elétrons como produto. d) apenas o álcool expirado como reagente; água, 2 4C H O e H� como produtos. e) o oxigênio do ar e o álcool expirado como reagentes; água e 2 4C H O como produtos. Resposta: [E] Teremos: QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 58 de 65 sal de chumbo solúvel (etapa 2) e, por eletrólise, obtém-se o chumbo metálico com alto grau de pureza (etapa 3). ARAÚJO, R. V. V. et al. Reciclagem de chumbo de bateria automotiva: estudo de caso. Disponível em: www.iqsc.usp.br. Acesso em: 17 abr. 2010 (adaptado). Considerando a obtenção de chumbo metálico a partir de sulfato de chumbo(II) na pasta residual, pelo processo hidrometalúrgico, as etapas 1, 2 e 3 objetivam, respectivamente, a) a lixiviação básica e dessulfuração; a lixiviação ácida e solubilização; a redução do Pb2+ em Pb0. b) a lixiviação ácida e dessulfuração; a lixiviação básica e solubilização; a redução do Pb4+ em Pb0. c) a lixiviação básica e dessulfuração; a lixiviação ácida e solubilização; a redução do Pb0 em Pb2+. d) a lixiviação ácida e dessulfuração; a lixiviação básica e solubilização; a redução do Pb2+ em Pb0. e) a lixiviação básica e dessulfuração; a lixiviação ácida e solubilização; a redução do Pb4+ em Pb0. Resposta: [A] Sulfato de chumbo (II) reage com carbonato de sódio (lixiviação básica): 4 2 3 3 2 4 sal insolúvel PbSO Na CO PbCO Na SO (etapa 1 lixiviação básica e dessulfuração)� o � � 3 3 3 2 2 2 sal solúvel PbCO 2HNO Pb(NO ) H O CO (etapa 2 lixiviação básica )� o � � � QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 59 de 65 2 2H O 2H 2OH � �o � 2 3 2Pb(NO ) Pb �o 3 2 2NO ( ) Pb � � � � 2e�� 0Pb (redução cátodo) ( ) 2OH� o � � 2e�o 2H O� 2 2+ 0 0 3 2 2 3 2 chumbo metálico 1 O (oxidação ânodo) 2 (etapa 3 redução do Pb em Pb ) 1 Pb(NO ) H O 2H 2NO O Pb 2 � � � � � � o � � � 8. (Enem PPL 2013) À medida que se expira sobre uma solução de azul de bromotimol e hidróxido de sódio (NaOH), sua coloração azul característica vai se alterando. O azul de bromotimol é um indicador ácido-base que adquire cor azul em pH básico, verde em pH neutro e amarela em pH ácido. O gás carbônico (CO2) expirado reage com a água presente na solução (H2O), produzindo ácido carbônico (H2CO3). Este pode reagir com o NaOH da solução inicial, produzindo bicarbonato de sódio (NaHCO3): 2 2 2 3 2 3 3 2 CO H O H CO H CO NaOH NaHCO H O � o � o � ARROIO, A. et AL. Química Nova na Escola, São Paulo, v. 29, 2006. O que a pessoa irá observar à medida que expira no recipiente contendo essa solução? a) A solução mudará de cor, de azul para verde, e, em seguida, de verde para amarelo. Com o acréscimo de ácido carbônico, o pH da solução irá reduzir até tornar-se neutro. Em seguida, um excesso de ácido carbônico tornará o pH da solução ácido. b) A solução somente terá sua cor alterada de azul para amarelo, pois será formado um excesso de ácido carbônico no recipiente, o que reduzirá bruscamente o pH da solução. c) A cor da solução não será alterada com o acréscimo de ácido carbônico. Isso porque o meio é inicialmente neutro e a presença de ácido carbônico não produzirá nenhuma mudança no pH da solução. d) A solução mudará de azul para verde e, em seguida, de verde para azul. Isso ocorrerá em função da neutralização de um meio inicialmente básico QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 61 de 65 A transformação química em questão se dá pela reação entre ácido acético 3(CH COOH), presente no vinagre, e bicarbonato de sódio 3(NaHCO ), presente no balão. O gás liberado é o 2CO (gás carbônico): 3 3 3 2 2 gás carbônicoácido acético bicarbonato de sódio CH COOH(aq) NaHCO (s) Na (aq) CH COO (aq) CO (g) H O(� �� o � � � 10. (Enem PPL 2012) Ácido muriático (ou ácido clorídrico comercial) é bastante utilizado na limpeza pesada de pisos para remoção de resíduos de cimento, por exemplo. Sua aplicação em resíduos contendo quantidades apreciáveis de CaCO3 resulta na liberação de um gás. Considerando a ampla utilização desse ácido por profissionais da área de limpeza, torna-se importante conhecer os produtos formados durante seu uso. A fórmula do gás citado no texto e um teste que pode ser realizado para confirmar sua presença são, respectivamente: a) 2CO e borbulhá-lo em solução de KC b) 2CO e borbulhá-lo em solução de 3HNO c) 2H e borbulhá-lo em solução de NaOH d) 2H e borbulhá-lo em solução de 2 4H SO e) 2CO e borbulhá-lo em solução de 2Ba(OH) Resposta: [E] A aplicação do ácido muriático em resíduos contendo quantidades apreciáveis de CaCO3 resulta na liberação de gás carbônico: 3 2 2 22HC (aq) CaCO (s) H O( ) CO (g) CaC (aq)� o � � O teste deve ser feito com uma base que produza um sal insolúvel: 2 2 3 2CO (g) Ba(OH) (aq) BaCO H O(� o p � 11. (Enem 2012) Os tubos de PVC, material organoclorado sintético, são normalmente utilizados como encanamento na construção civil. Ao final da sua vida útil, uma das formas de descarte desses tubos pode ser a incineração. Nesse processo libera-se � �HC g , cloreto de hidrogênio, dentre QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 62 de 65 outras substâncias.Assim, é necessário um tratamento para evitar o problema da emissão desse poluente. Entre as alternativas possíveis para o tratamento, é apropriado canalizar e borbulhar os gases provenientes da incineração em a) água dura. b) água de cal. c) água salobra. d) água destilada. e) água desmineralizada. Resposta: [B] Entre as alternativas possíveis para o tratamento, é apropriado canalizar e borbulhar os gases provenientes da incineração em água de cal, para que ocorra a neutralização do � �HC g : 2 2 2 Água de cal Ca(OH) (aq) 2HC (g) 2H O( ) CaC (aq)� o � 12. (Enem 2010) As misturas efervescentes, em pó ou em comprimidos, são comuns para a administração de vitamina C ou de medicamentos para azia. Essa forma farmacêutica sólida foi desenvolvida para facilitar o transporte, aumentar a estabilidade de substâncias e, quando em solução, acelerar a absorção do fármaco pelo organismo. A matérias-primas que atuam na efervescência são, em geral, o ácido tartárico ou o ácido cítrico que reagem com um sal de caráter básico, como o bicarbonato de sódio (NaHCO3), quando em contato com a água. A partir do contato da mistura efervescente com a água, ocorre uma série de reações químicas simultâneas: liberação de íons, formação de ácido e liberação do gás carbônico- gerando a efervescência. As equações a seguir representam as etapas da reação da mistura efervescente na água, em que foram omitidos os estados de agregação dos reagentes, e H3A representa o ácido cítrico. I. NaHCO3 ĺ Na+ + 3HCO� QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 63 de 65 II. H2CO3 H2O + CO2 III. HCO±3 + H+ H2CO3 IV. H3A 3H+ + A± A ionização, a dissociação iônica, a formação do ácido e a liberação do gás ocorrem, respectivamente, nas seguintes etapas: a) IV, I, II e III b) I, IV, III e II c) IV, III, I e II d) I, IV, II e III e) IV, I, III e II Resposta: [E] Teremos: Ionização: H3A 3H+ + A± Dissociação iônica: NaHCO3 ĺ Na+ + 3HCO� Formação de ácido: HCO3± + H+ H2CO3 Liberação de gás carbônico: H2CO3 H2O + CO2 13. (Enem 2004) Ferramentas de aço podem sofrer corrosão e enferrujar. As etapas químicas que correspondem a esses processos podem ser representadas pelas equações: � � � � � � � � � � � � � � o � � o � o 2 2 2 2 22 3 2 23 3 1 Fe H O O Fe OH 2 1 1 Fe OH H O O Fe OH 2 4 Fe OH nH O Fe OH .nH O ferrugem Uma forma de tornar mais lento esse processo de corrosão e formação de ferrugem é engraxar as ferramentas. Isso se justifica porque a graxa proporciona a) lubrificação, evitando o contato entre as ferramentas. b) impermeabilização, diminuindo seu contato com o ar úmido. c) isolamento térmico, protegendo-as do calor ambiente. d) galvanização, criando superfícies metálicas imunes. QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 64 de 65 e) polimento, evitando ranhuras nas superfícies. Resposta: [B] A graxa forma uma camada de proteção (camada apassivadora) que dificulta o contato do ferro com o oxigênio e o vapor de água presentes no ar e, consequentemente, a formação do hidróxido de ferro II � �� �2Fe OH e do hidróxido de ferro III � �� �3Fe OH formadores da ferrugem é dificultada. 14. (Enem 1999) Suponha que um agricultor esteja interessado em fazer uma plantação de girassóis. Procurando informação, leu a seguinte reportagem: SOLO ÁCIDO NÃO FAVORECE PLANTIO Alguns cuidados devem ser tomados por quem decide iniciar o cultivo do girassol. A oleaginosa deve ser plantada em solos descompactados, com pH acima de 5,2 (que indica menor acidez da terra). Conforme as recomendações da Embrapa, o agricultor deve colocar, por hectare, 40 kg a 60 kg de nitrogênio, 40 kg a 80 kg de potássio e 40 kg a 80 kg de fósforo. O pH do solo, na região do agricultor, é de 4,8. Dessa forma, o agricultor deverá fazer a "calagem". (Folha de S. Paulo, 25/09/1996) Suponha que o agricultor vá fazer calagem (aumento do pH do solo por adição de cal virgem - CaO). De maneira simplificada, a diminuição da acidez se dá pela interação da cal (CaO) com a água presente no solo, gerando hidróxido de cálcio (Ca(OH)2), que reage com os ions H+ (dos ácidos), ocorrendo, então, a formação de água e deixando ions Ca2+ no solo. Considere as seguintes equações: I. CaO + 2H2O o Ca (OH)3 II. CaO + H2O o Ca (OH)2 III. Ca (OH)2 + 2H+ o Ca2+ + 2H2O IV. Ca (OH)2 + H+ o CaO + H2O QUÍMICA PARA O ENEM 2016 TEORIA E EXERCÍCIOS Prof. Wagner Bertoliniʹ Aula 13 Prof. Wagner Luiz www.estrategiaconcursos.com.br Página 65 de 65 O processo de calagem descrito pode ser representado pelas equações: a) I e II b) I e IV c) II e III d) II e IV e) III e IV Resposta: [C] Reação do óxido de cálcio com a água: � �2 2II. CaO H O Ca OH � o Reação do hidróxido de cálcio com os íons H� : � � 2 22III. Ca OH 2H Ca 2H O � �� o � Até a próxima aula. Grande abraço. Excelente estudo. Estou à disposição. Prof. Wagner
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