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PRÉ-VESTIBULARLIVRO DO PROFESSOR

QUÍMICA

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Produção Projeto e Desenvolvimento Pedagógico

Disciplinas Autores

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I229 IESDE Brasil S.A. / Pré-vestibular / IESDE Brasil S.A. — Curitiba : IESDE Brasil S.A., 2008. [Livro do Professor]

832 p.

ISBN: 978-85-387-0577-2

1. Pré-vestibular. 2. Educação. 3. Estudo e Ensino. I. Título.

CDD 370.71


1EM

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Reações Redox

Na classificação das reações químicas, os termos oxidação e redução abrangem um amplo e diversificado conjunto de processos.

Muitas reações de óxido-redução são comuns na vida diária e nas funções vitais básicas, como o fogo, a ferrugem, o apodrecimento das frutas, a respiração e a fotossíntese.

No funcionamento de uma pilha não há nada mágico. Seus fundamentos estão ligados diretamente à Química.

Quando se dá a partida em um carro ou se liga uma lanterna, o que ocorre é uma reação química muito importante: a reação de óxido-redução.

Oxidação é o processo químico em que uma substância perde elétrons, partículas elementares de sinal elétrico negativo.

O mecanismo inverso, a redução, consiste no ga-nho de elétrons por um átomo, que os incorpora a sua estrutura interna. Tais processos são simultâneos.

Na reação resultante, chamada oxirredução ou redox, uma substância redutora, cede alguns de seus elétrons e, consequentemente, se oxida, enquanto outra, oxidante, retém essas partículas e sofre, as-sim, um processo de redução.

Ainda que os termos oxidação e redução se apliquem às moléculas em seu conjunto, é apenas um dos átomos integrantes dessas moléculas que se reduz ou se oxida.

OxirreduçãoAs reações de oxirredução são reações em que

ocorre a transferência de elétrons.

A oxidação é a perda de elétrons (aumento algébrico no número de oxidação – Nox).

Exemplo: `

Cu(s) → Cu2+(aq) + 2e-

A variação do Nox, nesse caso é: Cu(0) → Cu(II).

A redução é o ganho de elétrons (diminuição algébrica no número de oxidação – Nox).

Exemplo: `

Ag+(aq) + e- → Ag(s)

A variação do Nox, nesse caso é:

Ag(I) → Ag(0).

Agente redutor: é a espécie reagente que funciona doando elétrons. É o agente que promove a redução.

Agente oxidante: é a espécie reagente que fun-ciona recebendo elétrons. É o agente que promove a oxidação.

Exemplo: `

3 SO2 + 2 HNO3 + H2O 3 H2SO4 + 2 NO

Agente redutor: SO2

Agente oxidante: HNO3

Balanceamento de equações de oxirredução

Consiste em igualar o total de elétrons cedidos pelo agente redutor ao total de elétrons ganhos pelo agente oxidante.

Regras para balanceamento de equações de oxidorredução

1.ª regra

Calcular o total de elétrons perdidos e recebidos pelos elementos que sofreram oxidação e redução. Isto é, obtido pela multiplicação da variação do Nox pela maior atomicidade com a qual o elemento apa-rece na equação.

2.ª regra

O total de elétrons cedidos será o coeficiente do elemento que sofre redução e o total de elétrons


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recebidos será o coeficiente do elemento que sofre oxidação.

3.ª regra

Prosseguir o balanceamento por tentativas.

Exemplos: `

Equação molecular

P + HNO3 + H2O → NO + H3PO4

variação de 5 – 2 = 3

variação de 5 – 0 = 5

A variação total será:

P : 5 . 1 = 5 3 P

HNO3 : 3 . 1 = 3 5 HNO3

Teremos então:

3 P + 5 HNO3 + H2O → NO + H3PO4

Prosseguimos o balanceamento por tentativas.

Como temos 3 átomos de “P” e 5 átomos de nitrogênio, no primeiro membro multiplicamos o H3PO4 por 3 e o NO por 5.

3 P + 5 HNO3 + H2O → 5 NO + 3 H3PO4

Por último, colocamos o coeficiente da água, que pode ser feito pela contagem do hidrogênio ou do oxigênio.

3 P + 5 HNO3 + 2 H2O → 5 NO + 3 H3PO4

Equação iônica

O procedimento é idêntico ao aplicado no acerto de equações moleculares.

É importante ainda observar que em uma equa-ção iônica global, devidamente balanceada, a carga elétrica total nos reagentes é igual à carga elétrica total nos produtos. É o que chamamos de conserva-ção das cargas.

+7 +6

MnO4–1 + S–2 + H+ → Mn+2 + SO4

–2 + H2O

8 MnO4–1 + 5 S–2 + xH+ → 8 Mn+2 + 5 SO4

–2 + H2O

carga = +16 – 10 = +6

logo: – 8 – 10 + x = +6 → x =24

8 MnO4–1+ 5 S–2+ 24 H+ → 8 Mn+2 + 5 SO4

–2 + 12 H2O

Balancear a seguinte equação: 1.

HNO3 + Cu → Cu(NO3)2 + NO + H2O

Solução: `

Identificando e determinando o Nox dos ele- •mentos que variam.

+5 0 +2 +2

HNO3 + Cu → Cu(NO3 )2 + NO + H2O

Ajustando os números de elétrons perdidos •igual ao número de elétrons ganhos.

+5 0 +2 +2

HNO3 + Cu → Cu(NO3)2 + NO + H2O

0 +2 Cu → 3 Cu D = 2

+5 +2

N → 2 N D = 3

HNO3 + Cu → 3 Cu(NO3 )2 + 2 NO + H2O

Ajustando os demais elementos por tenta- •tivas.

8 HNO3 + 3 Cu → 3 Cu(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O.

O que é incineração?

Consiste na queima do lixo a altas tempe-raturas em instalações chamadas “incinera-dores”.

É um método de alto custo, devido à utili-zação de equipamentos especiais.

Nesse método existe uma grande redução do volume do lixo, cerca de 3% do volume ori-ginal.

No mundo, o primeiro incinerador foi insta-lado na cidade de Nohinglam, Inglaterra, proje-tado e construído por Alfred Figer, em 1874.

No Brasil, foi instalado em Manaus, em 1896, pelos ingleses. Em 1958 foi desativado por não mais atender às necessidades locais e por problemas de manutenção.

Atualmente existem modernos incinera-dores, inclusive no Brasil, entretanto, ainda existem muitos inconvenientes envolvendo seu uso.


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O problema mais grave desse método é o da poluição do ar pelos gases da combustão e por partículas não retidas nos filtros e pre-cipitadores. Problemas estes, muitas vezes, ocasionados pela deficiência de mão-de-obra especializada.

Os gases remanescentes da incineração do lixo são: anidrido carbônico (CO2); anidrido sulfuroso (SO2); nitrogênio (N2); oxigênio (O2); água (H2O) e cinzas.

(UFGO) Após a incineração de lixo, faz-se a deter-2. minação do carbono não queimado e da matéria fermentável por um método que se fundamenta na equação da reação seguinte:

Na2C2O4 + KMnO4 + H2SO4 → K2SO4 + Na2SO4 + MnSO4 + CO2 + H2O

A respeito dessa equação de reação, pede-se o agente oxidante e o agente redutor.

Solução: `

Agente oxidante: KMnO4.

Agente redutor: Na2C2O4.

Comentário:

Mn+7 → Mn+2, sofreu redução.

C2+3 → C+4, sofreu oxidação.

Os itens de 1. a a i devem ser completados colocando-se os números de oxidação e os elétrons, indicando se houve oxidação (oxi) ou redução (red).

Zn a) → Zn2+ + _____ ( )

Cub) 2+ + _____ → Cu ( )

Fec) 2+ → Fe3+ + _____ ( )

Cud) 2+ + _____ → Cu+ ( )

SOe) 32- → SO4

2- + _____ ( )

2Cf) - → C 2 + _____ ( )

MnOg) 4- + _____ → Mn2+ ( )

MnOh) 4- + _____ → MnO2 ( )

CrOi) 42- + _____ → Cr3+ ( )

(PUC - adap.) Nas questões de 02 a 05, responda cada uma das perguntas.

Qual o elemento que se oxida?a)

Qual o elemento que se reduz?b)

Qual é a substância ou o agente oxidante?c)

Qual é a substância ou o agente redutor(a)?d)

H2. 2S + 4 Br2 + 4 H2O → H2SO4 + 8 HBr.

K3. 2Cr2O7 + 14 HC → 2 KC + 2 CrC 3 + 3 C 2 + 7 H2O.

20 HNO4. 3+ 3 P4 + 8 H2O → 12 H3PO4 + 20 NO.

MnO5. 4- + 8 H+ + 5 Fe2+ → Mn2+ + 5 Fe3+ + 4 H2O.

Nas questões de 06 a 10 dê os coeficientes de acerto das equações:(UERJ - adap.) Ag + HNO6. 3 → AgNO3 + H2O + NO.

(UFSC - adap.) Zn + HNO7. 3 → Zn(NO3)2 + NH4NO3 + H2O.

(UFF - adap.) K8. 2Cr2O7 + H2SO4 + KC→ → K2SO4 + Cr2(SO4)3 + C 2 + H2O.

(ITA - adap.) Cr9. 2O72- + H+ + C - → Cr3+ + C 2 + H2O.

(Unisinos - adap.) A10. + OH- + NO3- + H2O → A→O2

- + NH3.

(UFF - adap.) Determine os coeficientes de acerto da 1. equação:

K2Cr2O7 + H2SO4 + C2O4H2 → Cr2(SO4)3 + K2SO4 + CO2 + H2O.

(UFRJ - adap.) Determine os valores de a, b e c da 2. equação:

a KIO3 + b KI + c HC → d I2 + e KC + f H2O.

(Unirio - adap.) Determine os valores de d, e, f e g da 3. equação:

a H2O2 + b KMnO4 + c H2SO4 → d K2SO4 + e MnSO4 + f H2O + g O2.


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(UEL) Determine os valores de x, y, e z da equação:4.

Cr2O72- + 3 H2O + x Ba2+ → y BaCrO4 + z H3O

+.

Nas questões de 15 a 20 dê os coeficientes de acerto das equações.

(FEI - adap.) NaNO5. 2 + KMnO4 + H2SO4 → MnSO4 + K2SO4 + NaNO3 + H2O.

(UFRGS - adap.) Sn + HNO6. 3 → Sn(NO3)2 + NH4NO3 + H2O.

(UFGO - adap.) NaNO7. 3 + A + NaOH + H2O → NaAO2 + NH3.

(UERJ - adap.) HC8. + KMnO4 → MnC 2 + KC + H2O + C 2.

(9. UFRJ - adap.) KMnO4 + FeSO4 + H2SO4 → K2SO4 + MnSO4 + H2O + Fe2(SO4)3.

(UFF - adap.) C10. 2 + NaOH → NaC O3 + NaC + H2O.

(ITA) Corrija pelo método de oxirredução os coeficientes 11. da seguinte equação:

As2S3 + HNO3 + H2O → H2SO4 + H3AsO4 + NO.


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1.

2e-(oxi).a)

2e-(red).b)

1e-(oxi).c)

1e-(red).d)

2e-(oxi).e)

2e-(oxi).f)

5e-(red).g)

3e-(red).h)

3e-(red).i)

2.

enxofre.a)

bromo.b)

Brc) 2.

Hd) 2S.

3.

cloro.a)

cromo.b)

Kc) 2Cr2O7.

HCd) .

4.

fósforo.a)

nitrogênio.b)

HNOc) 3.

Pd) 4.

5.

ferro(Fea) 2–).

manganês.b)

MnOc) 4-.

Fed) 2–.

3, 4, 3, 2, 1.6.

4, 10, 4, 1, 3.7.

1, 7, 6, 4, 1, 3, 7.8.


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1, 14, 6, 2, 3, 7.9.

8, 5, 3, 2, 8, 3.10.

1, 4, 3, 1, 1, 6, 7.1.

1, 5, 6.2.

1, 2, 8, 5.3.

2, 2, 2.4.

5, 2, 3, 2, 1, 5, 3.5.

4, 10, 4, 1, 3.6.

3, 8, 5, 2, 8, 3.7.

16, 2, 2, 2, 8, 5.8.

2, 10, 8, 1, 2, 8, 5.9.

3, 6, 1, 5, 3.10.

3, 28, 4, 9, 6, 28.11.


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