Cada uma das seguintes equações de oxirredução balanceadas, identifique os elementos que sofrem variações no número de oxidação e indique o valor da variação em cada caso.
3 \mathrm{H}_{2} \mathrm{~S}(a q)+2 \mathrm{H}^{+}(a q)+2 \mathrm{NO}_{3}{ }^{-}(a q) \longrightarrow \[3 \mathrm{~S}(s)+2 \mathrm{NO}(g)+4 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(l)\]

Passo 1

O enunciado fornece a equação balanceada e pede: identificar os elementos que mudam o número de oxidação e indicar o valor da variação em cada caso.
A equação dada (peguei exatamente do enunciado) é:
3\\ \mathrm{\\ H_{2}S}(aq)+2\\ \mathrm{\\ H^{+}}(aq)+2\\ \mathrm{\\ NO_{3}^{-}}(aq)\longrightarrow 3\\ \mathrm{\\ S}(s)+2\\ \mathrm{\\ NO}(g)+4\\ \mathrm{\\ H_{2}O}(l)
Informações relevantes que temos:
  • Espécies reagentes: \mathrm{H_{2}S}, \mathrm{H^{+}}, \mathrm{NO_{3}^{-}}.
  • Espécies produtos: \mathrm{S}(s), \mathrm{NO}, \mathrm{H_{2}O}.
  • Coeficientes estequiométricos: 3 para \mathrm{H_{2}S} e \mathrm{S}; 2 para \mathrm{NO_{3}^{-}} e \mathrm{NO}; 4 para \mathrm{H_{2}O}.
  • O pedido é sobre variação do número de oxidação (por átomo) e, implicitamente, verificar se o balanço de elétrons faz sentido.

Passo 2

Revisão rápida e prática das regras para atribuir número de oxidação (NOX), explicada passo a passo:
  • Regra 1: átomos livres (elementos na forma simples) têm \mathrm{NOX}=0.
  • Regra 2: \mathrm{H} ligado a não metais normalmente tem \mathrm{NOX}=+1.
  • Regra 3: \mathrm{O} em compostos (exceto peróxidos) costuma ter \mathrm{NOX}=-2.
  • Regra 4: A soma dos \mathrm{NOX} dos átomos em uma espécie é igual à carga total da espécie (por exemplo, 0 para moléculas neutras, -1 para \mathrm{NO_{3}^{-}}, etc.).
    Usando essas regras podemos calcular o \mathrm{NOX} de cada átomo relevante.

Passo 3

Calcular o número de oxidação do enxofre em \mathrm{H_{2}S}.
Aplicando a regra:
  • Cada \mathrm{H} tem \mathrm{NOX}=+1.
  • Seja x o \mathrm{NOX} do enxofre em \mathrm{H_{2}S}.
    A soma deve ser 0 (molécula neutra), então:
2\cdot(+1)+x=0
x=0-2= -2.
Portanto, em \mathrm{H_{2}S} o enxofre tem \mathrm{NOX}=-2.

Passo 4

Calcular o número de oxidação do nitrogênio em \mathrm{NO_{3}^{-}}.
Aplicando a regra:
  • Cada oxigênio tem \mathrm{NOX}=-2.
  • Seja y o \mathrm{NOX} do nitrogênio em \mathrm{NO_{3}^{-}}.
    A soma deve dar a carga total -1, então:
y+3\cdot(-2)=-1
y-6=-1
y= -1+6=+5.
Portanto, em \mathrm{NO_{3}^{-}} o nitrogênio tem \mathrm{NOX}=+5.

Passo 5

Calcular os números de oxidação nas espécies produtos relevantes.
  • Enxofre elementar \mathrm{S}(s): por Regra 1, \mathrm{NOX}=0.
  • Monóxido de nitrogênio \mathrm{NO}: seja z o \mathrm{NOX} do N. A molécula é neutra e O tem -2, então:
z+(-2)=0\quad\Rightarrow\quad z=+2.
  • Água \mathrm{H_{2}O}: não muda para \mathrm{H} ou \mathrm{O} relevantes ao balanço aqui — \mathrm{H} é +1 e \mathrm{O} é -2.

Passo 6

Identificar que elementos mudam o número de oxidação e calcular a variação (por átomo), com explicação do significado da variação.
  • Enxofre ( \mathrm{S}):
    • Em \mathrm{H_{2}S}: \mathrm{NOX}=-2.
    • Em \mathrm{S}(s): \mathrm{NOX}=0.
    • Variação por átomo: \displaystyle 0-(-2)=+2.
      Interpretação: o enxofre aumentou o número de oxidação em +2 (isto é, perdeu 2 elétrons) — foi oxidado.
  • Nitrogênio ( \mathrm{N}):
    • Em \mathrm{NO_{3}^{-}}: \mathrm{NOX}=+5.
    • Em \mathrm{NO}: \mathrm{NOX}=+2.
    • Variação por átomo: \displaystyle 2-5=-3.
      Interpretação: o nitrogênio diminuiu o número de oxidação em -3 (isto é, ganhou 3 elétrons) — foi reduzido.
Explicação adicional de verificação estequiométrica (útil na prova): cada átomo de S perde 2 elétrons; como há 3 átomos de S, total de elétrons perdidos =3\times 2=6. Cada átomo de N ganha 3 elétrons; como há 2 átomos de N que se reduzem, total ganho =2\times 3=6. Os elétrons perdidos e ganhos se igualam, confirmando que o balanceamento redox está coerente.

Passo 7

Resumo em palavras (pra decorar e levar pra prova): o enxofre em \mathrm{H_{2}S} é o que se oxida (passa de -2 para 0, variação +2 por átomo) e o nitrogênio em \mathrm{NO_{3}^{-}} é o que se reduz (passa de +5 para +2, variação -3 por átomo). O balanço total de elétrons (6 e⁻) confirma a consistência.

Resposta

Enxofre (S): -2 \to 0, variação +2 (oxidação).
Nitrogênio (N): +5 \to +2, variação -3 (redução).

Exercícios relacionados