Considere a reação abaixo:
\mathrm{NO}_{2}^{-}(\mathrm{aq})+\mathrm{Al}(\mathrm{~s}) \rightarrow \mathrm{NH}_{3}(\mathrm{aq})+\mathrm{Al}(\mathrm{OH})_{4}^{-}(\mathrm{aq})
(a) Quem sofre oxidação e quem sofre redução? (b) Qual é o agente redutor e o agente oxidante?
(c) Escreva as semirreações de oxidação e de redução? (d) Se balancear a seguinte reação de oxirredução na solução básica quantos íons hidróxido existirão na equação balanceada (para a equação balanceada com os menores números inteiros)?

Passo 1

O enunciado dá a reação em meio aquoso básico
\mathrm{NO}_{2}^{-}(\mathrm{aq}) + \mathrm{Al}(\mathrm{s}) \longrightarrow \mathrm{NH}_{3}(\mathrm{aq}) + \mathrm{Al}(\mathrm{OH})_{4}^{-}(\mathrm{aq})
e pede:
(a) quem se oxida e quem se reduz;
(b) agente redutor e agente oxidante;
(c) semirreações de oxidação e de redução em meio básico;
(d) ao balancear essa reação em meio básico, quantos íons O H^{-} aparecem na equação balanceada com coeficientes inteiros mínimos.

Passo 2

Para saber quem se oxida e quem se reduz, calculo o nº de oxidação (n.o.) de cada átomo:
  • Em \mathrm{NO}_2^-, tomo x + 2(-2) = -1, logo x=+3 para N.
  • Em \mathrm{NH}_3, o N tem n.o. =-3.
  • Em \mathrm{Al}(s), Al é elemento livre, n.o. =0.
  • Em \mathrm{Al}(\mathrm{OH})_4^-, cada OH tem carga -1, somando -4; para total -1 do íon, Al deve ser +3.
    Assim:
    – N varia de +3 em N O_{2} ^{-} para -3 em N H_{3} \Rightarrow recebe elétrons \Rightarrow reduz-se.
    – Al varia de 0 para +3 \Rightarrow perde elétrons \Rightarrow oxida-se.

Passo 3

Agentes:
– Quem é oxidado (Al) doa elétrons \Rightarrow é o agente redutor.
– Quem é reduzido (N O_{2} ^{-}) recebe elétrons \Rightarrow é o agente oxidante.

Passo 4

Semirreações em meio básico:
Oxidação de Al:
\mathrm{Al}(s) + 4\,\mathrm{OH}^- \;\longrightarrow\; \mathrm{Al}(\mathrm{OH})_{4}^{-} + 3\,e^-
Redução de \mathrm{NO}_2^- a \mathrm{NH}_3:
\mathrm{NO}_{2}^{-} + 6\,e^- + 5\,\mathrm{H}_{2}\mathrm{O} \;\longrightarrow\; \mathrm{NH}_{3} + 7\,\mathrm{OH}^-

Passo 5

Combino as semirreações multiplicando a de oxidação por 2 (para totalizar 6 e^{-}) e somo:
\begin{aligned} 2\bigl[\mathrm{Al} + 4\,\mathrm{OH}^- &\to \mathrm{Al}(\mathrm{OH})_4^- + 3e^-\bigr]\\\ \mathrm{NO}_2^- + 6e^- + 5\,\mathrm{H}_2\mathrm{O} &\to \mathrm{NH}_3 + 7\,\mathrm{OH}^-\\hline 2\,\mathrm{Al} + \mathrm{NO}_2^- + 8\,\mathrm{OH}^- + 5\,\mathrm{H}_2\mathrm{O} &\to 2\,\mathrm{Al}(\mathrm{OH})_4^- + \mathrm{NH}_3 + 6\,e^- + 6\,e^- \\\ &\quad\text{(elétrons se cancelam)}\\\\ 2\,\mathrm{Al} + \mathrm{NO}_2^- + 8\,\mathrm{OH}^- + 5\,\mathrm{H}_2\mathrm{O} &\to 2\,\mathrm{Al}(\mathrm{OH})_4^- + \mathrm{NH}_3 \end{aligned}é
Agora simplifico 8\,\mathrm{OH}^- - 7\,\mathrm{OH}^- (da semirreação de redução) deixando só 1\,\mathrm{OH}^- no lado dos reagentes, e cancelo águas se possível. O resultado final com coeficientes mínimos é
2\,\mathrm{Al} + \mathrm{NO}_2^- + 5\,\mathrm{H}_2\mathrm{O} + \mathrm{OH}^- \;\longrightarrow\; 2\,\mathrm{Al}(\mathrm{OH})_4^- + \mathrm{NH}_3
Nessa equação balanceada aparece exatamente um íon \mathrm{OH}^-.

Resposta

(a) \mathrm{Al} é oxidado e \mathrm{NO}_2^- é reduzido.
(b) Agente redutor: \mathrm{Al}. Agente oxidante: \mathrm{NO}_2^-.
(c) Semirreações em meio básico:
\mathrm{Al}(s) + 4\,\mathrm{OH}^- \;\to\; \mathrm{Al}(\mathrm{OH})_{4}^{-} + 3\,e^-
\mathrm{NO}_{2}^{-} + 6\,e^- + 5\,\mathrm{H}_{2}\mathrm{O} \;\to\; \mathrm{NH}_{3} + 7\,\mathrm{OH}^-
(d) Na equação balanceada final aparece 1 íon \mathrm{OH}^-.

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