Nome Série 3ª. N o Professor Bia F Disciplina Química Data Exercícios Adicionais de Oxirredução OBS: Recomendo que façam os exercícios de n os.: 1, 2, 3, 4, 5, 10, 13. Os demais são recomendados para aqueles que prestarão vestibulares em Universidades Federais fora do estado de São Paulo (as universidades daqui não estão cobrando esses tipos de exercícios mais complexos). A resolução de toda ficha encontra-se no final da lista. 1. O ferro, pela ação do ácido clorídrico em solução aquosa, sofre corrosão, a qual pode ser representada pela equação: Fe (s) + 2 H + (aq) Fe 3+ (aq) + H 2(g) a) Explique por que apesar de o número de átomos dos elementos serem iguais nos reagentes e produtos, a equação não está corretamente balanceada. b) Balanceie a equação corretamente, indicando quem são os agentes oxidante e redutor. 2. (UFMG-modificada) Considere a reação de oxirredução entre moléculas de ácido oxálico (H 2 C 2 O 4 ) e íons permanganato (MnO 4 - ) representada pela equação, não balanceada: H 2 C 2 O 4(aq) + MnO 4 - (aq) + H+ (aq) Mn 2+ (aq) + CO 2(g) + H 2 O (l) a) Complete o quadro a seguir com as informações solicitadas: Oxidante Redutor Elemento que sof re redução Elemento que sof re oxidação Mol de elétrons recebidos por um mol de oxidante Mol de elétrons perdidos por um mol de redutor Material produzido em papel ecológico feito a partir do bagaço da cana-de-açúcar.
b) Suponha que uma solução de MnO 4 - (aq) seja adicionada, gota a gota, a uma solução de H 2 C 2 O 4(aq) contida em um béquer, Considere que todas as espécies envolvidas na reação sejam incolores, exceto MnO 4 - que tem cor púrpura. Indique se haverá ou não mudança de cor do conteúdo do béquer, no início da reação, quando há excesso de H 2 C 2 O 4. Justifique sua resposta. c) Descreva como se pode perceber que não há mais H 2 C 2 O 4 na solução. 3. Dada a equação, não balanceada: x HI (aq) + H 2 SO 4(aq) H 2 S (aq) + y I 2(s) + z H 2 O (l) Calcule os menores valores inteiros de x, y e z. 4. (PUC-SP modificada) Sabe-se que cobre metálico reage com ácido nítrico diluído e produz óxido de nitrogênio IV, água e um composto iônico no qual o cobre tem seu maior número de oxidação, dentre os dois mais comuns. Monte a equação da reação apresentada. 5. (UFRJ) O arseneto de gálio (GaAs) é uma substância com excepcionais propriedades semicondutoras, sendo muito utilizado em células fotoelétricas e transitores. Muitos cientistas acreditam que o arseneto de gálio deverá substituir o silício na fabricação da próxima geração de chips de computadores ultravelozes. Sua obtenção industrial se dá através da reação As + H 2 + Ga 2 O 3 600 C GaAs + H 2 O a) Sabendo que o número de oxidação do gálio permanece inalterado, determine a variação do número de oxidação do arsênio na reação de produção do arseneto de gálio. b) Ajuste a equação e determine a razão entre o número de átomos de H e de As que tomam parte na reação. 6. (IME-RJ - modificada) São dadas as equações químicas, não balanceadas, a seguir: I. KClO 3(aq) + H 2 SO 4(aq) HClO 4(aq) + ClO 2(aq) + K 2 SO 4(aq) + H 2 O (l) II. HAuCl 4(aq) + SnCl 2(aq) Au (s) + SnCl 4(aq) + HCl (aq) Para cada uma dessas equações, determine: a) Os menores coeficientes estequiométricos inteiros. b) Os agentes redutor e oxidante, de cada reação.
7. (UFMT) Seja a reação do íon Sn 2+ com o íon Hg 2+ na presença do íon cloreto, dada pela equação: Pede-se: Hg 2+ (aq) + Sn+2 (aq) + Cl- (aq) Hg 2 Cl 2(s) + Sn 4+ (aq) a) Os menores coeficientes para reagentes e produtos nessa reação. b) A atuação do íon Sn 2+ em termos de oxirredução. 8. (UFV-MG) Dadas as semirreações de oxirredução : I. Cr 2 O 7 (aq) + H+ (aq) + e- Cr 3+ (aq) + H 2 O (l) II. Sn 4+ (aq) + e- Sn 2+ (aq) a) Escreva as equações das semirreações I e II corretamente balanceadas. b) Escreva a equação da reação de oxidação do Sn 2+ pelo Cr 2 O 7, devidamente balanceada. 9. Faça o balanceamento das equações: a) Cu 2 S (s) + HNO 3(aq) CuSO 4(aq) + Cu(NO 3 ) 2(aq) + NO (g) + H 2 O (l) b) As 2 S 3(s) + HNO 3(aq) + H 2 O (l) H 2 SO 4(aq) + H 3 AsO 4(aq) + NO (g) c) Cl 2(g) + NaOH (aq) NaCl (aq) + NaClO 3(aq) + H 2 O (l) d) CrI 3(aq) + OH - (aq) + Cl 2(g) CrO 4 (aq) + IO - 4 (aq) + Cl - (aq) + H 2 O (l) e) FeCl 2(aq) + H 2 O 2(aq) + HCl (aq) FeCl 3(aq) + H 2 O (l) 10. (UFSCar-SP) O peróxido de hidrogênio dissolvido em água é conhecido como água oxigenada. O H 2 O 2 é um agente oxidante, mas também pode atuar como agente redutor, dependendo da reação. Na equação, a soma dos menores coeficientes estequiométricos, após o balanceamento, e o agente oxidante, são: KMnO 4(aq) + H 2 O 2(aq) + H 2 SO 4(aq) MnSO 4(aq) + K 2 SO 4(aq) + O 2(g) + H 2 O (l) a) 26 e KMnO 4 b) 24 e KMnO 4 c) 26 e H 2 O 2 d) 24 e H 2 O 2 e) 23 e O 2
11. (EsPCEx -1995) Fazendo-se o balanceamento da equação com os menores coeficientes inteiros possíveis, a soma destes será: KI (aq) + KMnO 4(aq) + H 2 O (l) KOH (aq) + I 2(g) + MnO 2(aq) a) 7 b) 12 c) 15 d) 20 e) 25 12. (EsPCEx -2008) A soma dos menores coeficientes estequiométricos inteiros que balanceiam a equação iônica, da equação de óxido-redução, representada no quadro abaixo é: Cl 2(g) + OH - (aq) Cl - aq) + ClO - 3 (aq) + H 2 O (l) a) 13 b) 14 c) 18 d) 20 e) 19 13. (EsPCEx -2004) Os bafômetros mais simples são descartáveis e envolvem a reação abaixo: (Observação: Lembre-se das fórmulas estruturais dos compostos orgânicos.) K 2 Cr 2 O 7aq) + H 2 SO 4(aq) + C 2 H 6 O (g) Cr 2 (SO 4 ) 3(g) + H 2 O (g) + C 2 H 4 O (g) + K 2 SO 4(aq) O menor coeficiente inteiro do agente redutor nessa reação, quando balanceada, vale: a) 4 b) 3 c) 5 d) 7 e) 2 b) 14. (EsPCEx 2003 - modificada) - "Meu tio me fez visualizar a primeira fusão de metal: homens das cavernas poderiam ter usado rochas contendo um minério (...) para cercar uma fogueira (...) e de repente percebido, quando a madeira se torna carvão, que a rocha verde estava sangrando, transformando-se num líquido vermelho. Sabemos, ele prosseguiu, que se aquecermos os óxidos com carvão, o carbono do carvão se combina com o
oxigênio dos óxidos e dessa maneira, os reduz (...) Dentre as equações abaixo, a que melhor representa a reação descrita no texto é: a) 2 Fe (s) + C (s) + 3/2 O 2(g) Fe 2 O 3(s) b) SO 2(g) + C (s) S (l) + CO 2(g) c) 2 CuO (s) + C (s) 2 Cu (l) + CO 2(g) d) Ag 2 S (s) + O 2(g) 2 Ag (l) + SO 2(g) 15. (UFBA) O íon sulfito reage com o íon Cr 2 O 7, segundo a equação: Cr 2 O 7 (aq) + SO 3 (aq) + H 3 O+ (aq) Cr3+ (aq) + SO 4 (aq) + H 2 O (l) Após o balanceamento da equação, pode-se afirmar que: 1) O íon sulfito é o agente redutor. 2) O número de oxidação do enxofre, no SO 3, é +4. 4) O cromo ganha elétrons e se oxida. 8) A soma dos coeficientes estequiométricos é igual a 29. 16) Para cada mol de íon sulfito que reage, forma-se 1 mol de íon sulfato. Dê como resposta a soma dos números associados às proposições verdadeiras. 1. RESOLUÇÃO a) A reação dada é uma reação de redox. Sendo assim, o número de elétrons cedidos pelo agente redutor, tem que ser o mesmo número de elétrons recebidos pelo oxidante.o balanceamento apresentado não está levando em consideração a quantidade de elétrons, somente a quantidade de átomos.
b) Sempre que em um composto, o índice de atomicidade do elemento que sofre redução ou oxidação for diferente de 1, multiplica-se a variação de nox desse elemento, por tal índice. Por isso multiplicou-se por 2 a variação de nox do hidrogênio. A variação de nox do agente redutor (ferro metálico) vira coeficiente da molécula de gás hidrogênio. E a variação do nox do agente oxidante (íon hidroxônio) torna-se coeficiente do ferro. Assim, temos: 2 Fe (s) + Fe 3+ (aq) + H+ (aq) 3 H 2(g). nox = 3 0 3 + 1 + nox= 2 0 Acertando os demais coeficientes, vem: 2Fe (s) + 6 H + (aq) 2Fe 3+ (aq) + 3 H 2(g) 2. a) 5 H 2 C 2 O 4(aq) + 2 MnO 4 -(aq) + H+ (aq) Mn 2+ (aq) + CO 2(g) + H 2 O (l) 3 + - oxidação (perda de 2 e - ao total) 4 + 7 + nox= 5 - redução (ganho de 5 e - ) 2 + Oxidante - MnO 4 - Redutor - H 2 C 2 O 4 Ganho de 5 mol de e - POR MOL de MnO 4 - reduzido Perda de 2 mol de e - POR MOL de H 2 C 2 O 4 oxidado
Ajustando a equação, temos: 5 H 2 C 2 O 4(aq) + 2 MnO 4 -(aq) + 6 H+ (aq) 2 Mn 2+ (aq) + 10CO 2(g) + 8H 2 O (l) b) Enquanto há excesso de ácido oxálico todo permanganato, que está sendo adicionado, será consumido pelo ácido e portanto a solução continuará incolor no início da reação uma vez que todos os produtos formados e não possuem coloração. c) Se continuarmos adicionar permanganato, em algum momento todo o ácido que se encontrava em excesso no início da solução será consumido pelo reagente adicionado, sendo assim, não havendo mais reação. Como o permanganato possui coloração púrpura, seu excesso, após o término da reação, fará com que a reação adquira tal cor. 3. 1-1 0 8 HI (aq) + 1 H 2 SO 4(aq) 1 H 2 S (aq) + 4 I 2(s) + 4 H 2 O (l) 6 + nox = 8 4 2 - x = 8 y = 4 z = 4 4. 1 Cu (s) + 4 HNO 3(aq) 2 NO 2(g) + 1 Cu(NO 3 ) 2(aq) + 2 H 2 O (l) 0 2 + nox = 1 5 + 4 +
5. a) As + H 2 + Ga 2 O 3 600 C GaAs + H 2 O 3 + nox = 3 3 + 0 3 - O exercício menciona que o nox do gálio não se altera. Analisando o óxido de gálio III, podemos obter o seu nox: 3 O nox total = 3.(-2) = -6 2 Ga x nox total = 2.x A soma de todas as cargas tem que ser zero, uma vez que não se trata de um íon e sim uma molécula: -6 + 2x = 0 x = +3 Sendo +3 o nox do gálio nos dois compostos, é possível calcular o nox do As no arseneto de gálio: Ga +3 Nox = +3 As y Nox = y b) y + 3 = 0 y = -3 2As + 3 H 2 + Ga 2 O 600 C 3 2 GaAs + 3 H 2 O 0 nox = 3 2 0 3-1 + 12 átomos de H ao total. 4 átomos de As ao total. Razão: 12/4 = 3
6. a) 5 + nox = 1 4 + I. 3KClO 3(aq) + 3/2H 2 SO 4(aq) 1 HClO 4(aq) + 2 ClO 2(aq) + 3/2K 2 SO 4(aq) + H 2 O (l) 5 + Multiplicando toda a equação por 2, vem: 7 + 6 KClO 3(aq) + 3 H 2 SO 4(aq) 2 HClO 4(aq) + 4 ClO 2(aq) + 3 K 2 SO 4(aq) + 2 H 2 O (l) II. 2 HAuCl 4(aq) + 3 SnCl 2(aq) 2 Au (s) + nox = 3 3 + 0 3SnCl 4(aq) + 2 HCl (aq) 2 + 4 + b) I. Agente oxidante: KClO 3 Agente redutor: KClO 3 II. Agente oxidante: HAuCl 4 Agente redutor: SnCl 2 7. a) 4Hg 2+ (aq) + 2 Sn+2 (aq) + 4 Cl- (aq) 2 Hg 2 Cl 2(s) + 2Sn 4+ (aq) 2 + 1 + 2 + 4 + Simplificando a equação, vem: 2 Hg 2+ (aq) + Sn+2 (aq) + 2 Cl- (aq) Hg 2 Cl 2(s) + Sn 4+ (aq)
b) O Sn +2, ao sofrer oxidação devido à perda de dois elétrons, é o responsável pela redução do Hg +2, sendo então, o agente redutor. 8. a) I. Cr 2 O 7 (aq) + H+ (aq) + 6 e - Cr 3+ (aq) + H 2 O (l) 6 + nox = 6 3 + II. Sn 4+ (aq) + 2 e - Sn2+ (aq) 4 + 2 + b) Invertendo a equação II, obtemos a semirreação de oxidação do íon Sn 2+ Multiplica-se cada semirreação pela variação de nox que ocorreu na outra semirreação Somando as duas equações, teremos a oxidação desse íon pelo Cr 2 O 7 Simplif ica-se toda a equação até obter os menores coef icientes inteiros Cr 2 O 7 (aq) + 14 H+ (aq) + 3 Sn2+ (aq) 2 Cr 3+ (aq) + 7 H 2 O (l) + 3 Sn4+ (aq) 9. a) 2 - nox = 8 - oxidação 6 + 3 Cu 2 S (s) + 16 HNO 3(aq) 3CuSO 4(aq) + 3 Cu(NO 3 ) 2(aq) + 10 NO (g) + 8 H 2 O (l) - oxidação 1 + 2 + 2 + nox = 3 - redução 5 + 2 + Quando acontece mais de uma oxidação ou redução, soma-se as variações de nox dos elementos que oxidaram ou reduziram, que corresponderá à variação total de nox. Tal variação que deve ser usada como coef iciente.
b) 3 4 3 As 2 S 3(s) + 28 HNO 3(aq) + 4 H 2 O (l) 9 H 2 SO 4(aq) + 6 H 3 AsO 4(aq) + 28 nox = 3 5 + 2 + 3 + nox = 4 5 + 6 + NO (g) c) 3 Cl 2(g) + 6 NaOH (aq) 5 NaCl (aq) + 1NaClO 3(aq) + 3 H 2 O (l) 0 1-0 1 2 nox = 10 5 5+ d) 3 4 2 CrI 3(aq) + 64 OH - (aq) + CrO 4 (aq) + 6 IO - 27 Cl 4 (aq) + 54 Cl- (aq) + 32 H 2 O 2(g) 2 (l) nox = 3 3 + 1-6 + 0-1 7 + e) 2 FeCl 2(aq) + 1 H 2 O 2(aq) + 2 HCl (aq) 2 FeCl 3(aq) + 2 H 2 O (l) 2 + nox = 1-1 -2 3 + 10. Alternativa B
2 KMnO 4(aq) + 5 H 2 O 2(aq) + 3 H 2 SO 4(aq) 2 MnSO 4(aq) + K 2 SO 4(aq) + 5 O 2(g) + 8 H 2 O (l) 2 + 5 +3 +2 +1 +5 + 8 = 26 11. Alternativa E 6 KI (aq) + 2 KMnO 4(aq) + 4 H 2 O (l) 8 KOH (aq) + 3 I 2(g) + 2 MnO 2(aq) 6 + 2 + 4 + 8 + 3 + 2 = 25 12. Alternativa C 3 Cl 2(g) + 6 OH - (aq) 5 Cl - aq) + 1 ClO - 3 (aq) + 3 H 2 O (l) 3 + 6 + 5 + 1 + 3 = 18 13. Alternativa B K 2 Cr 2 O 7aq) + 4 H 2 SO 4(aq) + 3 C 2 H 6 O (g) Cr 2 (SO 4 ) 3(g) + 7 H 2 O (g) + 3 C 2 H 4 O (g) + K 2 SO 4(aq) O etanol é o reagente que contém o elemento que se oxida, portanto ele provoca a redução do dicromato de potássio, sendo chamado de agente redutor. 14. Alternativa C O texto menciona que ao aquecer as rochas, que são formadas de óxidos metálicos, com carvão, este se combina com o oxigênio dos óxidos, produzindo o metal correspondente ao óxido. Nesse caso, o texto fala de um líquido vermelho, sabe-se que o cobre é o único metal que apresenta cor avermelhada.
15. Cr 2 O 7 (aq) + 3 SO 3 (aq) + 8 H 3 O+ (aq) 2 Cr3+ (aq) + 3 SO 4 (aq) + 12H 2 O (l) 1) O íon sulfito contém o elemento que se oxida, portantto, este perde elétron fazerndo com o que o íon dicormato seja reduzido. Devido a isso, o íon sulfito é o redutor. 2) A soma das cargas em um íon poliatômico é igual a carga desse íon. 3 O - nox total = 3.(-2) = -6 S x - nox total = 1.x = x Soma das cargas - x + (-6) = -2 x = +4 4) O cromo ganha elétrons, mas se REDUZ uma vez que o ganho de elétrons implica em um aumento de cargas negativas, logo, o nox diminui. 8) 1 + 3 + 8 + 2 + 3 + 12 = 29 16) 3 mol de SO 3 1 mol de SO 3 produz 3 mol de SO 4 1 mol de SO 4 Soma: 1 + 2 + 8 + 16 = 27