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FRENTE: QUÍMICA PROFESSOR: JOÃO FAÇANHA ASSUNTO: BALANCEAMENTO DE REAÇÕES PELO MÉTODO DA OXIRREDUÇÃO. 020.881 – 145915/19 fariasbrito.com.br @fariasbrito canalfariasbrito@fariasbrito colegiofariasbrito NÚCLEO ALDEOTA (85) 3486.9000 NÚCLEO CENTRAL (85) 3464.7788 (85) 3064.2850 NÚCLEO SUL (85) 3260.6164 NÚCLEO EUSÉBIO (88) 3677.8000 NÚCLEO SOBRAL CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS FUNDAMENTOS AULA 24 Método da Oxirredução Balancear uma reação de oxirredução é fazer com que o número total de e– cedidos pelo redutor seja igual ao número total de e– recebidos pelo oxidante. Procedimento • Determinar o Nox de todos os elementos participantes, antes e depois da reação (reagentes e produtos). Assim é possível identificar o elemento que sofre oxidação e o elemento que sofre redução. • Calcular a variação total do Nox () do elemento que sofre oxidação (Δoxid) e do que sofre redução (Δred). Para tal, multiplica-se a variação do Nox de cada elemento pela maior atomicidade com que o elemento aparece na equação. Assim saberemos o total de e– perdidos pelo redutor e o total de e– recebidos pelo oxidante (representado pelo Δ). • Tomar o Δoxid como coeficiente de quem reduziu (agende oxidante) e vice-versa. Isto é feito para que o total de e– perdidos seja igual ao total de e– recebidos. • Escolha o membro da equação em que os coeficientes (Δoxid e Δred) serão colocados. A dica nesse passo é adicionar esse coeficiente no lado que possuir a maior atomicidade para cada elemento. • Ao inverter os coeficientes para colocá-los na equação, estes deverão estar situados ao lado do elemento cujo Nox não se repete na equação. Não importa o membro em que tal elemento se encontre. • Terminar o balanceamento pelo método das tentativas. Para facilitar, utilize o M.A.C.H.O: primeiro balanceie os metais, depois: ametais, carbono, hidrogênio e por fim oxigênio. Exemplo: Balancear a reação: KMnO4 + HC KC + MnC2 + C2 + H2O 1º Passo: cálculo do nox de todos os elementos: a) KMnO4: K = +1, Mn = x, O = 2 +1 + x + 4 (2) = 0; x = +7. Então: K = +1, Mn = +7 e O = 2 b) HC: H = +1 e C = 1 c) KC: K = +1 e C = 1 d) MnC2: Mn = x e C = 1 x + 2 (1) = 0; x = +2. Então Mn = +2 e Cl = –1 e) C2; C = 0 (substância simples) f) H2O; H = +1 e O = 2. 2º Passo: cálculo dos Δ Quem oxidou: Cl (aumentou o Nox de –1 para zero) Δoxid = 1 2 = 2 Quem reduziu: Mn (reduziu o Nox de +7 para +2) Δred = 5 1 = 5 3° passo: usar os Δ como coeficientes: 2 KMnO4 + HC KC + MnC2 + 5 C2 + H2O 4° passo: terminar utilizando o método das tentativas 2 KMnO4 + 16 HC 2 KC + 2 MnC2 + 5 C2 + 8 H2O Observações: Existem casos onde uma mesma substância possui elemento que sofre oxidação e outro que sofre redução. A esse fenômeno damos o nome de autoxirredução. O balanceamento vai seguir os mesmos passos, porém os Δ serão colocados como coeficientes estequiométricos dos produtos. Existem casos onde mais do que uma espécie oxida e/ou mais do que uma espécie reduz. Nesse caso, os deltas devem ser somados para obtermos apenas um Δoxid e Δred. 2 020.881 – 145915/19 MÓDULO DE ESTUDO 01. Considerando as semirreações BiO3 + 6 H+ + 2e → Bi3+ + 3 H2 O e Mn 2+ + 4 H2O → MnO4 + 8 H+ + 5e, é correto afirmar que o coeficiente do íon MnO4 na reação global devidamente balanceada é A) 2. B) 5. C) 6. D) 7. 02. O conhecimento dos conceitos de oxidação e redução é de fundamental importância no estudo da biologia molecular associado à fotossíntese e à respiração, na redução de minerais para a obtenção de metais, em cálculos estequiométricos, na prevenção da corrosão e no estudo da eletroquímica. Dada a equação não balanceada, As2S3 + HNO3 + H2O → H3AsO4 + H2SO4 + NO, marque a única afirmação verdadeira. A) Representa uma reação de auto-oxirredução. B) Indica uma reação de oxidorredução parcial. C) Dois elementos sofrem oxidação e um elemento sofre redução. D) Quando balanceada, a soma de seus coeficientes é 76. 03. Pilhas de Ni-Cd são muito utilizadas em eletrodomésticos caseiros, como em rádios portáteis, controles remotos, telefones sem fio e aparelhos de barbear. A reação de oxirredução desse tipo de pilha é Cd(s) + NiO2(s) + 2 H2O() → Cd(OH)2(s) + Ni(OH)2(s). Considere as seguintes afirmações a respeito dessa reação: I. O cádmio se oxida; II. O dióxido de níquel é o agente redutor; III. O cádmio é o agente oxidante; IV. O número de oxidação do níquel varia de +4 para +2. Está correto o que se afirma em A) I, II e III apenas. B) III e IV apenas. C) I, II, III e IV. D) I e IV apenas. 04. Ajuste os coeficientes numéricos da equação proposta a seguir, calculando os valores pelo método de oxidação-redução ou outro. A seguir, substitua os coeficientes literais, a, b, c, d, e pelos valores correspondentes obtidos por cálculo. aP4 + bHNO3 + cH2O → dH3PO4 + eNO Após ajustamento, os valores encontrados para alguns dos coeficientes são os seguintes: A) a = 4, b = 20, d = 16 B) a = 3, c = 8, e = 20 C) a = 3, b = 12, e = 12 D) b = 16, c = 10, d = 20 Texto para a(s) próxima(s) questão(ões). O permanganato de potássio (KMnO4) é muito empregado como agente oxidante. Tem usos na oxidação de compostos orgânicos e como oxidante leve. Nos laboratórios de química, é empregado para oxidar a água oxigenada na determinação de sua concentração em meio ácido. A reação não balanceada que ocorre com a água oxigenada é a seguinte: KMnO4 + H2SO4 + H2O2 K2SO4 + MnSO4 + H2O + O2 05. A soma total dos coeficientes da equação anterior é igual a A) 21 B) 22 C) 25 D) 26 06. O cobre metálico pode ser oxidado por ácido nítrico diluído, produzindo água, monóxido de nitrogênio e um sal (composto iônico). A reação pode ser representada pela seguinte equação química (não balanceada): Cu(s) + HNO3(aq) → H2O() + NO(g) + Cu(NO3)2(aq) A soma dos coeficientes estequiométricos (menores números inteiros) da equação balanceada, o agente redutor da reação e o nome do composto iônico formado são, respectivamente, A) 18; Cu; nitrato de cobre I. B) 20; Cu; nitrato de cobre II. C) 19; HNO3; nitrito de cobre II. D) 18; NO; nitrato de cobre II. E) 20; Cu; nitrato de cobre I. 07. Airbags são hoje em dia um acessório de segurança indispensável nos automóveis. A reação que ocorre quando um airbag infla é NaN3(s) → N2(g) + Na(s). Quando se acertam os coeficientes estequiométricos, usando o menor conjunto adequado de coeficientes inteiros, a soma dos coeficientes é A) 3. B) 5. C) 7. D) 8. E) 9. 08. O bafômetro é um aparelho utilizado para medir a quantidade de álcool etílico na corrente sanguínea de uma pessoa. A quantidade de álcool no ar expirado por uma pessoa é proporcional à quantidade na corrente sanguínea. A reação de oxidação-redução (não balanceada) que ocorre é: K2Cr2O7(aq) + H2SO4(aq) + C2H5OH(g) Cr2(SO4)3(aq) + H2O() + CH3CHO(g) + K2SO4(aq) 3 020.881 – 145915/19 MÓDULO DE ESTUDO Considerando a reação anterior, assinale a alternativa correta. A) O dicromato de potássio é o agente oxidante e a semirreação de oxidação ocorre no ânodo. A relação estequiométrica é de 4 mols de ácido sulfúrico para 3 mols de ETANOL. B) A transferência de elétrons ocorre entre o ácido sulfúrico e o álcool etílico, sendo que o número de oxidação do carbono vizinho ao grupamento OH varia de +4 para +2. C) O dicromato de potássio é o agente oxidante, sendo que o número de oxidação do carbono vizinho ao grupamento OH varia de 2 para 1; nessa reação a relação estequiométrica, 1 mol de dicromato de potássio resulta em 3 ”mols” de ácido acético. D) O dicromato de potássio é o agente oxidante, sendo que o número de oxidação 2 do carbono ligado ao grupamento “OH” no etanol passa para 1 no carbono do grupamento aldeído no etanal. E) O dicromato de potássio é o agente redutor, sendo que o número de oxidação do carbono vizinho ao grupamento “OH” varia de 2 para 1; nessa reação a relação estequiométrica é de 3 mols de dicromato de potássio para 1 mol de ácido acético. 09. Uma forma de se obter oxigênio em laboratório é pela reação química entre solução aquosa de peróxido de hidrogênio (água oxigenada) e solução aquosa de permanganato de potássio em meio ácido, cuja equação, parcialmente balanceada, é: xKMnO4(aq) + 3H2SO4(aq) + yH2O2(aq) K2SO4(aq) + 2MnSO4(aq) + zO2(g) + 8H2O() Nessa equação, os valores dos coeficientes estequiométricos x, y e z são, respectivamente, A) 2, 5 e 1. B) 2, 5 e 5. C) 2, 5 e 4. D) 3, 2 e 4. E) 3, 5 e 5. 10. O mineral esfalerita, composto de sulfeto de zinco (ZnS), é usado em telas de raios X e tubos de raios catódicos, pois emite luz por excitação causada por feixe de elétrons. Uma das etapas da obtenção do metal pode ser representada pela seguinte equação química não balanceada: (s) 2(g) (s) 2(g)ZnO SO ZnS O Nessa equação, se o coeficiente estequiométrico da esfalerita for 2, os coeficientes estequiométricos, em números mínimos e inteiros, do oxigênio, do óxido de zinco e do dióxido de enxofre serão, respectivamente: A) 2, 2 e 2. B) 2, 2 e 3. C) 2, 3 e 3. D) 3, 2 e 2. E) 3, 3 e 3. Gabarito 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 A C D B D B C A B D Resoluções 01. Mn2+ + 4 H2O Oxidação MnO4+ 8 H+ + 5 e (× 2) BiO3+ 6 H+ + 2e Redução Bi3+ + 3 H2O (× 5) Então: 2 2 4 3 3 2 Global2 3 3 4 2 2 Mn 8 H O 2 MnO 16 H 10 e 5 BiO 30 H 10 e 5 Bi 15 H O 2 Mn 5 BiO 14 H 2 MnO 5 Bi 7 H O Reposta: A 02. A) Incorreta. Em uma reação de auto-oxirredução o mesmo elemento oxida e reduz. B) Incorreta. A reação é de óxido-redução completa. C) Correta. Os elementos As e S sofrem oxidação e o nitrogênio sofre redução. D) Incorreta. A reação corretamente balanceada será: 3As2S3 + 28 HNO3 + 4 H2O 6 H3AsO4 + 9 H2SO4 + 28 NO cuja soma dos coeficientes é 78. Reposta: C 03. Teremos: Cd(s) + NiO2(s) + 2 H2O ( ) Cd(OH)2(s) + Ni(OH)2(s) 0 +4 +2 +2 O Cd alterou o nox de 0 para +2, ou seja, sofreu oxidação e o Cd(s) é agente redutor. O Ni alterou o nox de +4 para +2, ou seja, sofreu redução e o NiO2 é agente oxidante. Reposta: D 04. aP4 + bHNO3 + cH2O → dH3PO4 + eNO 0 +5 +5 +2 Δ(oxid) = (5 0) × 4 = 20 (variação da oxidação do fósforo) Δ(red) = (5 2) × 1 = 3 (variação da oxidação do nitrogênio) Logo: 3P4 + 20 HNO3 + c H2O → d H3PO4 + e NO Ajustando pelo método das tentativas: 3 P4 + 20 HNO3 + 8 H2O → 12 H3PO4 + 20 NO Reposta: B 4 020.881 – 145915/19 MÓDULO DE ESTUDO 05. KMnO4 + H2SO4 + H2O2 K2SO4 + MnSO4 + H2O + O2 +7 1 +2 0 Δ(oxid) = (0 – (1)) × 2 = 2 (variação da oxidação do oxigênio) Δ(red) = (7 2) × 1 = 5 (variação da oxidação do manganês) Logo: 2 KMnO4 + H2SO4 + 5H2O2 → K2SO4 + MnSO4 + H2O + O2 Ajustando pelo método das tentativas: 2 KMnO4 + H2SO4 + 5 H2O2 → 1 K2SO4 + MnSO4 + H2O + O2 (K ajustado) 2 KMnO4 + H2SO4 + 5 H2O2 → 1 K2SO4 + 2 MnSO4 + H2O + O2 (Mn ajustado) 2 KMnO4 + 3 H2SO4 + 5 H2O2 → 1 K2SO4 + 2MnSO4 + H2O + O2 (S ajustado) 2 KMnO4 + 3 H2SO4 + 5 H2O2 → 1 K2SO4 + 2 MnSO4 + 8 H2O + O2 (H ajustado) 2 KMnO4 + 3 H2SO4 + 5 H2O2 → 1 K2SO4 + 2 MnSO4 + 8 H2O + 5 O2 (O ajustado) 2 + 3 + 5 + 1 + 2 + 8 + 5 = 26. Reposta: D 06. Cu(s) + HNO3(aq) → H2O() + NO(g) + Cu(NO3)2(aq) 0 +5 +2 +2 Δ(oxid) = (2 0) × 1 = 2 (variação da oxidação do cobre), então o Cu é agente redutor. Δ(red) = (5 2) × 1 = 3 (variação da oxidação do nitrogênio), então o HNO3 é agente oxidante. Logo: 3 Cu + 2 HNO3 → H2O + NO + Cu(NO3)2 Ajustando pelo método das tentativas: 3 Cu + 2 HNO3 → H2O + NO + 3 Cu(NO3)2 (Cu ajustado) 3 Cu + 8 HNO3 → H2O + 2 NO + 3 Cu(NO3)2 (N ajustado) 3 Cu + 8 HNO3 → 4 H2O + 2 NO + 3 Cu(NO3)2 (H e O ajustados) Soma: 3+8+4+2+3= 20. Cu(NO3)2 = Nitrato de cobre II Reposta: B 07. Pelo método das tentativas, vem: 2 NaN3(s) 3 N2(g) + 2 Na(s). Soma = 2 + 3 + 2 = 7. Reposta: C 08. A) Correta. O agente oxidante é o dicromato de potássio (K2Cr2O7). A reação balanceada fica: K2Cr2O7 + 4 H2SO4 + 3 C2H5OH Cr2(SO4)3 + 7 H2O + 3 CH3CHO + K2SO4 B) Incorreta. A transferência de elétrons ocorre entre o dicromato de potássio e o álcool etílico. C) Incorreta. O dicromato de potássio é o agente oxidante, o número de oxidação do carbono vizinho ao grupamento OH varia de 1 para +1. D) Incorreta. O dicromato de potássio é o agente oxidante e o número de oxidação 1 do carbono ligado ao grupamento “OH” no etanol passa para +1 no carbono do grupamento aldeído no etanal. E) Incorreta. O dicromato de potássio é o agente oxidante. Reposta: A 09. Pelo método das tentativas, vem: 4(aq) 2 4(aq) 2 2(aq) 2 4(aq) 4(aq) 2(g) 2 ( ) 4(aq) 2 4(aq) 2 (aq) 2 4(aq) 4(aq) 2(g) 2 ( ) xKMnO 3 H SO yH O K SO 2 MnSO zO 8 H O 2 KMnO 3 H SO 5 H O 1 K SO 2 MnSO 5 O 8 H O x = 2; y = 5; z = 5. Reposta: B 10. 2 ZnO(s) + 2 SO2(g) 2 ZnS(s) + 3 O2(g) Oxigênio (O2) = 3 Óxido de zinco (ZnO) = 2 Dióxido de enxofre (SO2) = 2 Reposta: D SUPERVISOR/DIRETOR: DAWISON SAMPAIO – AUTOR: JOÃO FAÇANHA DIG.: ESTEFANIA – 29/11/19 – REV.: Kelly Moura
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