Resolução da lista de anions-convertido

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Química Analítica Qualitativa 
Lista de exercícios 
QUESTÃO 1 
Sobre o teste de caráter redox na placa de toque, assinale V para verdadeiro e 
F para falso. Em cada afirmação verdadeira, explique detalhadamente o 
ocorrido. Para afirmações falsas, justifique rigorosamente. 
(V). Em meio ácido, ocorre descoramento do permanganato com a adição de 
sulfito. 
Observando as semi - reações de redução e seus respectivos potenciais 
padrões, é evidente que a redução do permanganato é potencialmente 
favorável. 
MnO4- + 8H+ + 5e- ⇌ Mn2+ + 4H2O E0 = 1,51 V 
SO42- + 2H+ + 2e- ⇌ SO32- + 4H2O E0 = 0,20 V 
O baixo potencial de redução do íon SO42- a SO32- mostra que o 
permanganato é preferencialmente reduzido e, por conseguinte, o íon SO32- 
tende a ser oxidado. A equação global: 
2 MnO4- + 6 H+ + 5 SO32- ⇀ 2 Mn2+ + 2 SO42 + 3 H2O 
A mudança de cor se dá pela conversão do permanganato, que é violeta, a 
manganês II, que é incolor. Portanto, sulfito é um ânion redutor que, em meio 
ácido é oxidado pelo íon permanganato. 
(V). Em meio alcalino, ocorre formação de precipitado marrom com adição de 
sulfito ao permanganato. 
No caso do meio alcalino, também ocorre redução do permanganato. 
Entretanto, o mecanismo é diferente. A concentração de H+ no meio é 
pequena demais para que a redução ocorra com a semi-reação do 
permanganato a manganês II. Então o permanganato age oxidando o sulfito a 
sulfato, mas dessa vez as semi-reações envolvidas são 
MnO4- + 2H2O + 3e- ⇌ MnO2 + 4OH- E0 = 0,60 V 
SO42- + 2H+ + 2e- ⇌ SO32- + 4H2O E0 = 0,20 V 
Somando as reações redução e oxidação, temos a equação global: 
2 MnO4- + 3 SO32- + H2O ⇀ 2 MnO2↓ + 3 SO42- + 2 OH- 
A formação de óxido de manganês explica o precipitado marrom. 
(V) O permanganato reage com o iodeto amidonado gerando uma solução de 
cor azul intenso. 
O iodeto amidonado é um agente redutor, enquanto o permanganato é 
oxidante [isso fica visível se observar os potenciais de redução]. Obviamente 
eles reagem entre si gerando iodo molecular, manganês e água: 
I2 + 2e- ⇌ 2I E0 = 0,54 V 
2 MnO4- + 16 H+ + 10 I- ⇀ 2 Mn2+ + 5 I2 + 8 H2O 
MnO4- + 8H+ + 5e- ⇌ Mn2+ + 4H2O E0 = 1,51 V 
O I2 formado complexa com o amido gerando a coloração azul intensa 
(V). Juntando dicromato de potássio, ácido sulfúrico e sulfito, ocorre mudança 
na coloração do dicromato de laranja para verde. 
Novamente, ao observar o potencial de redução do dicromato é evidente seu 
caráter oxidante. Se o sulfito é um agente redutor, eles reagem em meio ácido 
para gerar cromo III, água e sulfato. A reação é altamente favorável, fato 
claramente observado na ddp do sistema. 
SO42- + 2H+ + 2e- ⇌ SO32- + 4H2O E0 = 0,20 V 
Cr2O2-7 + 14H+ + 6e- ⇌ 2Cr3+ + 7H2O E0 = 1,33 V 
(F). Sob aquecimento e em meio ácido, o KI amidonado reage com oxalato 
observando -se o aparecimento da coloração azul intenso. 
O oxalato é um ânion de caráter REDUTOR. A coloração azul aparece 
somente se o íon I- for oxidado a I20. Portanto, o potencial de redução do 
oxalato (ácido oxálico) é extremamente baixo e ele é incapaz de ser reduzido 
pelo I-. 
 
DADOS: 
MnO4 - + 8H+ + 5e- ⇌ Mn2+ + 4H2O E0 = 1,51 V 
SO4 2- + 2H+ + 2e- ⇌ SO3 2- + 4H2O E0 = 0,20 V 
MnO4 - + 2H2O + 3e- ⇌ MnO2 + 4OH- E0 = 0,60 V 
I2 + 2e- ⇌ 2I- E0 = 0,54 V 
Cr2O7 2-+ 14H+ + 6e- ⇌ 2Cr3+ + 7H2O E0 = 1,33 V 
 
QUESTÃO 2 
Descrever detalhadamente o teste de identificação do carbonato com 
microgerador de gás. 
Uma alíquota da solução amostra é inserida no microgerador e, em seguida, é 
tratada com excesso de ácido clorídrico. O meio ácido promove a protonação, 
deslocamento do equilíbrio das espécies em solução e favorecendo a formação 
de ácido carbônico. O H2CO3 é instável e se decompõe rapidamente liberando 
água e desprendendo dióxido de carbono. 
CO32- + 2H+ ⇌ HCO3- + H+ ⇌ H2CO3 (instavel)⇌ CO2↑ + H2O 
(Produtos de decomposição) 
O CO2 liberado escapa pela saída lateral que é imersa em água de barita. Na 
medida em que o gás é borbulhado na solução, ele reage com o Ba (OH)2 
gerando um carbonato insolúvel de BaCO3. 
CO2↑ + Ba (OH)2 ⇌ BaCO3 ↓ 
 
A turvação da solução seguida de aparição de precipitado branco confirma a 
presença de carbonato na amostra. 
Também é acrescentando zinco metálico microgerador para facilitar o teste. 
 
 
QUESTÃO 3 
Explicar a função dos grânulos de zinco metálico no teste de identificação do 
carbonato com o microgerador de gás. 
Quando o zinco é adicionado, ocorre uma reação paralela à reação de 
protonação. Parte do hidrogênio sofre redução, desprendendo H2 junto com o 
CO2. 
Zn0 + 2H+ ⇌ Zn2+ + H2↑ 
De fato, o H2 não participa da reação no tubo com a água de barita e não 
influencia diretamente na reação do carbonato e ácido no microgerador. Sua 
função é única e somente arrastar o CO2 de um tubo para o outro. A reação de 
oxi-redução do hidrogênio com o zinco é extremamente favorável. A 
quantidade de H2 desprendida aumenta a pressão no interior do tubo 
vigorosamente e força a saída dos gases pela lateral. Desta maneira, pode-se 
dizer que o H2 arrasta o CO2 consigo ajudando-o a passar pelo orifício lateral e 
sendo borbulhado na água de barita mais facilmente. [Princípio de P.V = 
N.R.T]. Observe que, nas duas condições a quantidade de CO2 é a mesma. 
Entretanto, a quantidade total de gás é maior na presença de zinco devido à 
formação de H2. Sendo P e N diretamente proporcionais, a pressão também 
aumenta e o fluxo gasoso é favorecido no sentido com pressão menor (saída 
lateral). Enquanto isso, na ausência de zinco, o CO2 tende a ficar retido no 
microgerador, dificultando o teste. 
 
 
QUESTÃO 4 
 
Para o modelo esquemático de identificação de ânions, as espécies ClO-, S 2- , 
S2O3 2-, SO3 2-, NO2 -, CN- e CO3 2- compõem o grupo primeiro grupo 
analítico a ser investigado. 
 
I). Qual a propriedade característica desses ânions que é usada para classificá-
los nesse grupo? 
 Na presença de ácido clorídrico diluído, esses ânions desprendem gases. 
II). Por que é conveniente que esse grupo deve ser investigado antes dos 
demais? 
Esses ânions não apresentam uma característica fortemente solúvel. Alguns 
deles podem precipitar na presença de Ba2+, Ca2+ e Ag+. Dessa forma, a 
pesquisa por um determinado ânion pode ser induzida ao erro. 
III). Qual o caráter redox de cada ânion desse grupo? 
ClO- oxidante; S2O32-redutor; SO32- redutor; NO2- redutor e 
oxidante; CN- indiferente; CO32- indiferente 
 
 
QUESTÃO 5 
 
Explicar esquematicamente o teste de caráter redox na placa de toque. 
Descrever detalhes do procedimento e metodologia usada. [Semirreações 
envolvidas estão como dados da questão 1. Use-as] 
O teste é feito para investigar o comportamento redox de um determinado 
ânion e restringir a pesquisa. Se um ânion pode ser oxidado na placa de toque, 
então ele é dito redutor. Por outro lado, um ânion capaz de sofrer redução é 
dito oxidante. O permanganato é um agente altamente oxidante, ou seja, reage 
facilmente com espécies redutoras. 
MnO4 (violeta) - + 8H+ + 5e- ⇌ Mn2+(incolor) + 4H2O 
Se o ânion for capaz de descorar a solução de permanganato, em meio ácido, 
então ele na verdade consegue reduzir o Mn7+ (MnO4-) a Mn2+. 
A esse íon é atribuído o caráter dedutor. O outro teste utilizado, também para 
detectar agentes redutores, é aquele com IO 3- amidonado. Por se tratar de um 
agente oxidante mais fraco que o MnO4-, somente espécies bem redutoras 
serão detectadas. Nesse caso, o I5+ (IO3-) é reduzido a I2: 
2IO3- + 12H+ + 10e- ⇌ I2 + 6H2O (I2 interage com o amido gerando um 
complexo azul muito escuro) 
A aparição de um azul intenso (quase preto) indica a formação de I2 devida à 
redução do I5+. O teste para ânions oxidantes é baseado no seu poder de 
oxidar o íon iodeto amidonado. Assim como no caso do IO3-, a reação é 
indicada pela formação de I2 complexado com amido. Entretanto, nesse caso o 
ânion é reduzido e o I- é oxidado.I2 ⇌ 2I- + 2e- 
Se o ânion é capaz de se reduzir para gerar I2 (indicado com amido pela cor 
azul), então ele é dito oxidante 
 
 
QUESTÃO 6 
 Em uma turma de cinco alunos, suponha que a professora sorteie as amostras 
a seguir. Cada aluno recebe um sal diferente e deve identificá-lo. 
1– KCL 
2 – (NH4)2SO4 
3 – NH4NO3 
4 – K (H3CCOO) 
5 – NaBr 
 
 
I). Após dissolver sua amostra em água destilada, um aluno investiga o pH da 
solução e constate um caráter levemente alcalino. Qual o número da amostra 
desse aluno? Explicar. 
AMOSTRA 4. 
O caráter alcalino indica liberação de OH- por hidrólise. 
A- + H2O ⇌ HA + OH- 
Observando os sais disponíveis, apenas um deles é composto por um ânion 
derivado de ácido fraco. Enquanto cloreto é derivado do clorídrico, sulfato do 
sulfúrico, nitrato do nítrico e brometo do bromídrico, o acetato é derivado do 
ácido acético e sofre esse tipo de hidrólise. 
II) Qual das amostras é insolúvel em solução saturada de nitrato de bário? 
Explicar. 
AMOSTRA 2. As demais amostras possuem ânions solúveis em presença de 
bário e cálcio. 
III). Aquele que recebesse a amostra 3 e dissolvesse-a em água, obteria uma 
solução ácida, alcalina ou neutra? 
Explicar. 
Pelo princípio da hidrólise, a solução será ácida. 
 
 
QUESTÃO 7 
 
Explicar a influência exercida por um sal sobre pH de uma solução. 
Exemplificar essa influência pode ajudar na identificação de um sal dissolvido 
em água destilada. 
 
O sal pode influenciar no pH de uma solução por ação de hidrólise. Ao estudar 
força dos ácidos e das bases, observamos que os eletrólitos fracos têm uma 
constante que limita suas dissociações ou ionizações. Dissociação de bases 
fracas em água: 
NH3 + H2O ⇌ NH4+ + OH- CH3NH2 + H2O ⇌ CH3NH3+ + OH- 
Ionização de ácidos fracos: 
HCN ⇌ H+ + CN- H2S ⇌ H+ + HS- 
Se observarmos as respectivas constantes de equilíbrio, fica evidente que 
somente parte das bases é dissociada. Para os ácidos acima, ocorre ionização 
parcial dos íons H+, enquanto os demais tendem a continuar presos à molécula 
inicial. O baixo valor das constantes pode ser traduzido como uma tendência 
que as espécies conjugadas têm de se hidrolisarem. No caso de sais cujo 
cátion é derivado de uma base fraca, parte desse cátion tende a voltar à sua 
forma de base. Cátion derivado de NH3 (base fraca) 
NH4Cl ⇌ NH4+ + Cl- 
Hidrólise libera H3O+ dando caráter ácido à solução 
NH4+ + H2O ⇌ NH3 + H3O+ 
O sal é dissociado e, em seguida, ocorre a hidrólise. O pH dessa solução é 
função do Kb da amônia. Quanto menor seu Kb, menor o caráter básico da 
amônia, maior será a hidrólise e menor será o pH da solução desse sal. Para 
sais cujo ânion é derivado de ácido fraco o mecanismo é análogo. O ânion 
dissociado tende a se deionizar voltando à sua forma ácida. Ânion derivado de 
H2S (ácido fraco) 
NaHS ⇌ Na+ + HS- (anion derivado de h2s, ac fraco) 
HS- + H2O ⇌ H2S + OH 
A hidrólise promove liberação de oxidrila (OH-) na solução. O pH dessa 
solução é função do Ka do ácido sulfídrico. Quanto menor seu Ka, menor o 
caráter ácido do ácido sulfídrico, maior será a hidrólise e maior será o pH da 
solução desse sal. Sais cujos componentes derivam de ácido forte e base forte 
são inertes à ação de hidrólise. 
NaBr ⇌ Na+ + Br- 
Essa propriedade dos sais permite o afunilamento da pesquisa qualitativa. Ao 
dissolver um sal em água, pode-se averiguar o pH da solução e prever 
possíveis cátions e ânions componentes. Por exemplo, ao dissolver um 
determinado sal em água pura e detectar pH fortemente alcalino, é evidente 
que seu ânion é derivado de ácido bem fraco (possivelmente carbonato, 
hipoclorito, fosfato...). 
 
QUESTÃO 8 
 
Ao dissolver sua amostra em água, é imperativo que a concentração de sal 
dissolvido seja suficiente para que as reações de identificação possam ser 
observadas. Entretanto, é preciso estar atento e evitar dissolução excessiva do 
sal, já que soluções concentradas podem se comportar diferentemente do que 
foi estudado e do que é esperado. Dessa forma, exemplifique alguns 
problemas que podem aparecer durante a investigação de um sal se a análise 
for feita em uma solução concentrada. 
Para efeitos de análise, o íon cloreto é o único ânion do grupo da prata 
considerado indiferente no seu caráter redox. Entretanto, se a solução estiver 
muito concentrada com cloreto, ele se comporta como agente redutor, 
descorando a solução de permanganato. 
2MnO4- + 16H+ + 10Cl- ⇌ 2Mn2+ + 5Cl2 + 8H2O 
[Cl-]↓ = A ddp é baixa e a reação não é observada [Cl-]↑ = A ddp é alta e a 
reação é favorecida. O aumento do caráter redutor do cloreto pode ser 
claramente visto se observarmos a equação de Nernst: 
Assim, em altas concentrações, o cloreto assume caráter redutor e induz a 
pesquisa de ânions ao erro. Outro problema em soluções concentradas está na 
reação de confirmação do fluoreto. Amostras de oxalato muito concentradas 
geram têm um efeito parecido com o do F- [reação da laca rosa] e pode ser 
confundido. Também vale lembrar que o SO42- é detectado com base na sua 
solubilidade na presença de Ba2+ e de Ca2+. De fato, observa-se formação de 
BaSO4 e não de o CaSO4, e esse princípio é usado para confirmar sulfato. 
Entretanto, em soluções concentradas o SO42- pode precipitar nessas duas 
formas. 
 
QUESTÃO 9 
 
O teste do caráter redox é um mecanismo importante para auxiliar na 
investigação de um determinado ânion. De fato, ele age como “afunilador “ na 
pesquisa qualitativa, ou seja, ele atua restringindo as possibilidades e 
direcionando a análise. Na temperatura ambiente, um ânion é indiferente à 
ação oxidante do permanganato e indiferente à ação redutora do iodeto. Nesse 
caso, é importante avaliar o seu comportamento redox frente ao permanganato 
sob aquecimento. Explicar. 
A reação de oxidação do oxalato com permanganato é lenta na temperatura e 
pressão ambiente. A reação se dá rapidamente sob aquecimento (60º~70º). 
5COO22- + 2MnO4- + 16H+ ⇀ 10CO2 + 2Mn2+ + 8H2O 
Portanto, oxalato é dito agente redutor a quente. O caráter redox da solução 
deve ser testado nessa condição de temperatura para indicar a presença do 
oxalato. 
 
QUESTÃO 10 
 É fácil suspeitar de brometo e iodeto já no teste de caráter redox. Enquanto os 
demais íons redutores descoram permanganato resultando em solução incolor, 
esses ânions são oxidados e dão um aspecto bem característico à solução. 
Explicar por quê 
As oxidações do brometo e do iodeto geram Br2 e I2, respectivamente. O Br2 é 
um líquido de coloração pardo-avermelhada e pode ser visto na placa de toque 
após a descoloração do permanganato. O I2 pode ser aquecido e liberando um 
vapor violeta que torna azul o papel umedecido com amido. 
 
 
QUESTÃO 11 
 
Após constatar que um ânion não pertence ao grupo volátil, sua solubilidade é 
observada em Ba (NO3 )2 e Ca (NO3 )2. Os ânions que precipitam pertencem 
ao grupo bário-cálcio. 
I). Explicar por que é conveniente observar a solubilidade da amostra em 
nitrato de bário e nitrato de cálcio separadamente. 
O sulfato é um componente do grupo Ba-Ca, mas apresenta um 
comportamento característico. É bastante insolúvel em solução de Ba2+ e 
precipita facilmente na forma de BaSO4 (Kps = 1,1e-10). Porém é o único 
componente de seu grupo analítico que tem dificuldade de precipitar com Ca2+ 
porque o CaSO4 não é completamente insolúvel (Kps = 2,4e-5). Essa 
propriedade é explorada da seguinte forma: a solubilidade da amostra diluída 
deve ser testada em Ba (NO3)2 e Ca (NO3)2 separadamente. A precipitação 
do bário e não do cálcio induz à presença de sulfato. 
 
II). Listar os ânions que pertencem a esse grupo e o caráter redox de cada um. 
SO42- indiferente / F- indiferente / PO43- indiferente / AsO43- oxidante / 
CCOO2- redutor (a quente) 
 
QUESTÃO 12 
A análise de ânions é iniciada na investigação do grupo volátil, seguido do 
grupo bário-cálcio, da prata e concluindo com o grupo solúvel. Explicar por que 
é importante respeitar essa ordem. 
A ordem érespeitada para evitar a indução ao erro. O primeiro grupo é 
constituído ânions que precipitam facilmente com Ba2+ e Ag+. É importante 
analisá-lo primeiramente para que ele não venha a precipitar mais tarde 
induzindo a pesquisa ao erro. Os ânions do grupo Ba-Ca também podem 
precipitar com prata e devem ser investigados antes do grupo seguinte para 
que essa precipitação não ocorra. Por fim os halogenetos e o tiocianato devem 
ser precipitados com a prata. Por ser bastante insolúvel na presença da maioria 
dos ânions, somente assim poderá ter certeza de que as espécies 
remanescentes são solúveis. 
 
QUESTÃO 13 
Explicar a função do amido nas soluções de KIO3 e KI no teste do caráter 
redox. 
O teste do caráter redox é baseado na redução do IO3- e oxidação do I-. As 
duas reações resultam na formação de I2. 
I2 + 2e- ⇌ 2I- 
2IO3- + 12H+ + 10e- ⇌ I2 + 6H2O 
O amido serve para confirmar a ocorrência da reação. O I2 formado reage com 
amido resulta em um complexo azul escuro que indica teste positivo. 
 
QUESTÃO 14 
Os ânions S2O3 2- e SO3 2- integram o mesmo grupo analítico: voláteis na 
presença de HCl. Entretanto, o gás desprendido por ambos é o m esmo. Como 
é possível diferenciar esses dois ânions observando unicamente a sua reação 
com o ácido clorídrico? 
Os dois ânions liberam dióxido de enxofre na presença de HCl (gás que tinge 
de azul o papel umedecido com KIO3 amidonado). A diferença entre os dois é 
que enquanto o SO32- é totalmente convertido em SO2, o S2O32- tem parte de 
seu enxofre reduzido a S0 e outra parte oxidada a S4+ (SO2). Logo, o 
tiosulfato é diferenciado do sulfito pelo precipitado amarelo de enxofre que ele 
deixa no tubo ao ser tratado com excesso de HCl. 
 
QUESTÃO 15 
Assinalar V para afirmações verdadeiras e F para falsas. Em cada caso que 
julgar falso, explicar rigorosamente o porquê. 
(V). Um mesmo ânion pode se comportar como agente oxidante ou redutor. 
O NO2- apresenta caráter redutor e oxidante. 
 (V) Solução saturada de KF apresenta caráter ligeiramente alcalino. 
O F- é derivado do ácido HF (força moderada) e sofre hidrólise alcalina. 
 (V). Com meio ácido e em presença de permanganato, ânions redutores são 
oxidados. 
 O permanganato oxida ânions redutores em meio ácido. 
 (F) Todos os ânions solúveis apresentam caráter redox indiferente. 
 O permanganato é um exemplo de ânion solúvel, porém é um fortíssimo 
agente oxidante. 
(V) A reação de confirmação do nitrato (NO3-) com ácido sulfúrico e sulfato 
ferroso gera um anel castanho devido à formação de um íon complexo. 
O excesso de reagente resulta na oxidação do ferro II a ferro III e 
desprendendo NO. O NO complexa com o excesso de ferro II gerando o íon 
complexo [Fe (NO) ]2+ na superfície de contato entre os dois líquidos. 
(F) O nitrato precipita em presença de prata, em meio alcalino. Esse 
precipitado é inicialmente branco, mas é escurecido pela ação da luz. 
Nitratos são solúveis e não precipitam na presença de prata ou qualquer outro 
cátion. É completamente inerte à precipitação por efeito íon comum. 
(F). Na reação de oxidação com permanganato, a concentração do sal não 
altera o potencial da reação. 
Pela equação de Nernst observamos que o potencial é função da concentração 
das espécies em solução. 
 
QUESTÃO 16 
A identificação do íon brometo (Br-) é feita com adição de permanganato, em 
meio acidulado com H2 SO4 e na presença de tetraccloreto de carbono. 
Explicar a função do CCl4 no procedimento. 
O tetracloreto tem a função de solvente orgânico. O Br2 gerado na oxidação do 
Br- com permanganato (assim como I2) é uma espécie altamente apolar e, 
portanto, muito mais solúvel em solventes orgânicos. Portanto, o CCl4 age 
sequestrando o Br2 gerado dando à orgânica adquire aquela cor alaranjada e 
pálida (que é a cor do Br2).