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Davi Natal Figueira
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1 QUÍMICA PRÉ-VESTIBULAR LIVR D PRFESSR

2 IESDE Brasil SA É proibida a reprodução, mesmo parcial, por qualquer processo, sem autorização por escrito dos autores e do detentor dos direitos autorais I229 IESDE Brasil SA / Pré-vestibular / IESDE Brasil SA Curitiba : IESDE Brasil SA, 2008 [Livro do Professor] 832 p ISBN: Pré-vestibular 2 Educação 3 Estudo e Ensino I Título CDD Disciplinas Língua Portuguesa Literatura Matemática Física Química Biologia História Geografia Produção Autores Francis Madeira da S Sales Márcio F Santiago Calixto Rita de Fátima Bezerra Fábio D Ávila Danton Pedro dos Santos Feres Fares Haroldo Costa Silva Filho Jayme Andrade Neto Renato Caldas Madeira Rodrigo Piracicaba Costa Cleber Ribeiro Marco Antonio Noronha Vitor M Saquette Edson Costa P da Cruz Fernanda Barbosa Fernando Pimentel Hélio Apostolo Rogério Fernandes Jefferson dos Santos da Silva Marcelo Piccinini Rafael F de Menezes Rogério de Sousa Gonçalves Vanessa Silva Duarte A R Vieira Enilson F Venâncio Felipe Silveira de Souza Fernando Mousquer Projeto e Desenvolvimento Pedagógico

5 Reações Redox `` Exemplo: 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 xidação é o processo químico em que uma substância perde elétrons, partículas elementares de sinal elétrico negativo mecanismo inverso, a redução, consiste no ganho 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, assim, 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 xirredução As 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) Cu 2+ (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) 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 funciona recebendo elétrons É o agente que promove a oxidação `` Exemplo: 3 S HN 3 3 H N Agente redutor: S 2 Agente oxidante: HN 3 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 1ª 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 aparece na equação 2ª regra total de elétrons cedidos será o coeficiente do elemento que sofre redução e o total de elétrons 1

6 recebidos será o coeficiente do elemento que sofre oxidação 3ª regra Prosseguir o balanceamento por tentativas `` Exemplos: Equação molecular P + HN 3 N + H 3 P 4 A variação total será: variação de 5 2 = 3 variação de 5 0 = 5 P : 5 1 = 5 3 P 1 `` Balancear a seguinte equação: HN 3 + Cu Solução: Cu(N 3 ) 2 + N Identificando e determinando o Nox dos elementos que variam HN 3 + Cu Cu(N 3 ) 2 + N Ajustando os números de elétrons perdidos igual ao número de elétrons ganhos HN 3 + Cu Cu(N 3 ) 2 + N 0 +2 Cu 3 Cu D = 2 HN 3 : 3 1 = 3 5 HN 3 Teremos então: 3 P + 5 HN 3 N + H 3 P 4 Prosseguimos o balanceamento por tentativas Como temos 3 átomos de P e 5 átomos de nitrogênio, no primeiro membro multiplicamos o H 3 P 4 por 3 e o N por 5 3 P + 5 HN 3 5 N + 3 H 3 P 4 Por último, colocamos o coeficiente da água, que pode ser feito pela contagem do hidrogênio ou do oxigênio N 2 N D = 3 HN 3 + Cu 3 Cu(N 3 ) N Ajustando os demais elementos por tentativas 8 HN Cu 3 Cu(N 3 ) N + 4 H P + 5 HN H 2 5 N + 3 H 3 P 4 Equação iônica procedimento é idêntico ao aplicado no acerto de equações moleculares É importante ainda observar que em uma equação iônica global, devidamente balanceada, a carga elétrica total nos reagentes é igual à carga elétrica total nos produtos É o que chamamos de conservação das cargas Mn S 2 + H + Mn Mn S 2 + xh + 8 Mn carga = = +6 logo: x = +6 x =24 8 Mn S H + 8 Mn H 2 que é incineração? Consiste na queima do lixo a altas temperaturas em instalações chamadas incineradores É um método de alto custo, devido à utilização de equipamentos especiais Nesse método existe uma grande redução do volume do lixo, cerca de 3% do volume original No mundo, o primeiro incinerador foi instalado na cidade de Nohinglam, Inglaterra, projetado 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 incineradores, inclusive no Brasil, entretanto, ainda existem muitos inconvenientes envolvendo seu uso

problema mais grave desse método é o da poluição do ar pelos gases da combustão e por partículas não retidas nos filtros e precipitadores Problemas estes, muitas vezes, ocasionados pela deficiência

Fe 3+ + ( ) 2+ d) Cu + Cu + ( ) 2-2- e) S S 3 4 + ( ) - f) 2C C 2 + ( ) - g) Mn + Mn 2+ 4 ( ) - h) Mn + Mn 2 4 ( ) i) 2- Cr + Cr 3+ 4 ( ) 2 `` (UFG) Após a incineração de lixo, faz-se a determinação

7 problema mais grave desse método é o da poluição do ar pelos gases da combustão e por partículas não retidas nos filtros e precipitadores Problemas estes, muitas vezes, ocasionados pela deficiência de mão-de-obra especializada s gases remanescentes da incineração do lixo são: anidrido carbônico (C 2 ); anidrido sulfuroso (S 2 ); nitrogênio (N 2 ); oxigênio ( 2 ); água (H 2 ) e cinzas 2+ c) Fe Fe 3+ + ( ) 2+ d) Cu + Cu + ( ) 2-2- e) S S ( ) - f) 2C C 2 + ( ) - g) Mn + Mn 2+ 4 ( ) - h) Mn + Mn 2 4 ( ) i) 2- Cr + Cr 3+ 4 ( ) 2 `` (UFG) Após a incineração de lixo, faz-se a determinação do carbono não queimado e da matéria fermentável por um método que se fundamenta na equação da reação seguinte: Na 2 C KMn 4 K 2 + Na 2 + Mn + C 2 A respeito dessa equação de reação, pede-se o agente oxidante e o agente redutor Solução: Agente oxidante: KMn 4 Agente redutor: Na 2 C 2 4 Comentário: Mn +7 Mn +2, sofreu redução +3 C 2 C +4, sofreu oxidação 1 s itens de a a i devem ser completados colocando-se os números de oxidação e os elétrons, indicando se houve oxidação (oxi) ou redução (red) a) Zn Zn 2+ + ( ) 2+ b) Cu + Cu ( ) (PUC - adap) Nas questões de 02 a 05, responda cada uma das perguntas a) Qual o elemento que se oxida? b) Qual o elemento que se reduz? c) Qual é a substância ou o agente oxidante? d) Qual é a substância ou o agente redutor(a)? 2 H K HN + 20 N Mn + 8 H Fe 2 + Mn Fe H 4 2 Nas questões de 06 a 10 dê os coeficientes de acerto das equações: 6 (UERJ - adap) Ag + HN AgN + H + N (UFSC - adap) Zn + HN Zn(N ) + NH N (UFF - adap) K Cr + H S + KC K S Cr 2 ( ) 3 + C 2 9 (ITA - adap) Cr 2- + H + + C - Cr 3+ + C (Unisinos - adap) A + H- + N 3 A 2 + NH (UFF - adap) Determine os coeficientes de acerto da equação: K 2 Cr C 2 4 H 2 Cr 2 ( ) 3 + K 2 + C 2 (UFRJ - adap) Determine os valores de a, b e c da equação: a KI 3 + b KI + c HC d I 2 + e KC + f H 2 (Unirio - adap) Determine os valores de d, e, f e g da equação: a H b KMn 4 + c H 2 d K 2 + e Mn + f H 2 + g 2 3

8 4 (UEL) Determine os valores de x, y, e z da equação: Cr H 2 + x Ba 2 + y BaCr 4 + z H 3 + Nas questões de 15 a 20 dê os coeficientes de acerto das equações 5 (FEI - adap) NaN + KMn + H S MnS K 2 + NaN 3 6 (UFRGS - adap) Sn + HN Sn(N ) + NH N (UFG - adap) NaN + A + NaH + H NaA NH 3 8 (UERJ - adap) HC + KMn 4 MnC 2 + KC + C 2 9 ( UFRJ - adap) KMn 4 + Fe K 2 + Mn + Fe 2 ( ) 3 10 (UFF - adap) C + NaH NaC + NaC + H (ITA) Corrija pelo método de oxirredução os coeficientes da seguinte equação: As 2 S 3 + HN 3 H 2 + H 3 As 4 + N 4

3 a) cloro 1 2 a) 2e-(oxi) b) 2e-(red) c) 1e-(oxi) d) 1e-(red) e) 2e-(oxi) f) 2e-(oxi) g) 5e-(red) h) 3e-(red) i) 3e-(red) a) enxofre b) bromo c) Br 2 d) H S 2 4 5 6 7

9 3 a) cloro 1 2 a) 2e-(oxi) b) 2e-(red) c) 1e-(oxi) d) 1e-(red) e) 2e-(oxi) f) 2e-(oxi) g) 5e-(red) h) 3e-(red) i) 3e-(red) a) enxofre b) bromo c) Br 2 d) H S b) cromo c) K Cr d) HC a) fósforo b) nitrogênio c) HN 3 d) P 4 2 a) ferro(fe ) b) manganês c) Mn d) Fe 3, 4, 3, 2, 1 4, 10, 4, 1, 3 1, 7, 6, 4, 1, 3, 7 5

10 9 10 1, 14, 6, 2, 3, 7 8, 5, 3, 2, 8, , 4, 3, 1, 1, 6, 7 1, 5, 6 1, 2, 8, 5 2, 2, 2 5, 2, 3, 2, 1, 5, 3 4, 10, 4, 1, 3 3, 8, 5, 2, 8, 3 16, 2, 2, 2, 8, 5 2, 10, 8, 1, 2, 8, 5 3, 6, 1, 5, 3 3, 28, 4, 9, 6, 28 6

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