Escreva as equações químicas para as reações dos seguintes óxidos com soluções aquosas dos ácidos clorídrico e sulfúrico, ou com uma solução aquosa de hidróxido de sódio. Em cada caso, determine o estado de oxidação (também conhecido como número de oxidação NOX) dos cátions e ânions nos compostos. DICA: Utilize as tabelas de cátions e ánions disponíveis no Moodle.
d) Óxido ferroso

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão pede para escrever as equações químicas das reações do óxido ferroso com soluções aquosas de ácido clorídrico (HCl), ácido sulfúrico (H₂SO₄) e hidróxido de sódio (NaOH). Além disso, precisamos determinar o estado de oxidação (NOX) dos cátions e ânions em cada composto. Para isso, vamos usar conhecimentos de química sobre reações de óxidos, ácidos e bases, além de entender como identificar os números de oxidação dos elementos envolvidos.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar o que é o óxido ferroso. “Ferroso” indica que o ferro está no estado de oxidação +2. Portanto, a fórmula do óxido ferroso é FeO.

Passo 3

Agora, vamos abordar a primeira reação: o óxido ferroso (FeO) reage com ácido clorídrico (HCl) aquoso. Reações entre óxidos e ácidos geralmente produzem um sal e água. Assim, esperamos formar cloreto de ferro (II) e água.
A equação não balanceada fica:
FeO + HCl FeCl2 + H2O

Passo 4

Vamos balancear a equação. Observando os elementos:
  • Ferro (Fe): 1 no reagente e 1 no produto.
  • Oxigênio (O): 1 no reagente e 1 no produto.
  • Cloro (Cl): 1 no reagente e 2 no produto.
  • Hidrogênio (H): 1 no reagente e 2 no produto.
Para balancear o Cloro e o Hidrogênio, multiplicamos o HCl por 2:
FeO + 2HCl FeCl2 + H2O
Agora, está tudo balanceado.

Passo 5

Vamos determinar os números de oxidação (NOX) dos elementos nos compostos formados:
  • Cloreto de ferro (II) (FeCl₂):
    • O Cloro geralmente tem NOX -1.
    • Temos 2 Cl⁻, totalizando -2.
    • Para balancear, o Ferro (Fe) deve ter NOX +2.
  • Água (H₂O):
    • Hidrogênio tem NOX +1.
    • Oxigênio tem NOX -2.

Passo 6

Agora, vamos para a segunda reação: o óxido ferroso (FeO) reage com ácido sulfúrico (H₂SO₄) aquoso. Novamente, óxidos reagem com ácidos para formar um sal e água. Esperamos formar sulfato de ferro (II) e água.
A equação não balanceada fica:
FeO + H2SO4 FeSO4 + H2O

Passo 7

Vamos balancear a equação. Observando os elementos:
  • Ferro (Fe): 1 no reagente e 1 no produto.
  • Oxigênio (O): 1 (de FeO) + 4 (de H₂SO₄) = 5 no reagente; 4 (de FeSO₄) + 1 (de H₂O) = 5 no produto.
  • Hidrogênio (H): 2 (de H₂SO₄) no reagente e 2 (de H₂O) no produto.
  • Enxofre (S): 1 no reagente e 1 no produto.
A equação já está balanceada:
FeO + H2SO4 FeSO4 + H2O

Passo 8

Determinação dos números de oxidação:
  • Sulfato de ferro (II) (FeSO₄):
    • O Enxofre no sulfato (SO₄²⁻) tem NOX +6.
    • Cada Oxigênio tem NOX -2, totalizando -8 para 4 oxígenos.
    • Para balancear, o Ferro (Fe) tem NOX +2.
  • Água (H₂O): Igual ao passo anterior.

Passo 9

Agora, a terceira reação: o óxido ferroso (FeO) reage com hidróxido de sódio (NaOH) aquoso. Óxidos metálicos básicos reagem com hidróxidos formando misturas que geralmente permanecem na forma de soluções.
A equação fica:
FeO + NaOH NaFeO2 + H2O

Passo 10

Vamos balancear a equação:
  • Ferro (Fe): 1 no reagente e 1 no produto.
  • Oxigênio (O): 1 (de FeO) + 1 (de NaOH) = 2 no reagente; 2 (de NaFeO₂) + 1 (de H₂O) = 3 no produto.
  • Sódio (Na): 1 no reagente e 1 no produto.
  • Hidrogênio (H): 1 (de NaOH) no reagente e 2 (de H₂O) no produto.
Para balancear, multiplicamos o NaOH por 2:
FeO + 2NaOH NaFeO2 + H2O

Passo 11

Vamos aos números de oxidação:
  • NaFeO₂:
    • O Sódio (Na) tem NOX +1.
    • Cada Oxigênio tem NOX -2, totalizando -4 para 2 oxígenos.
    • Para balancear, o Ferro (Fe) tem NOX +3 (já que +1 + +3 + (-4) = 0).
  • Água (H₂O): Mesmo de antes.

Resposta

As equações químicas balanceadas e os números de oxidação dos cátions e ânions são:
  1. Reação com ácido clorídrico (HCl):
    FeO + 2HCl FeCl2 + H2O
    - FeCl₂: Fe (+2), Cl (-1)
    - H₂O: H (+1), O (-2)
  2. Reação com ácido sulfúrico (H₂SO₄):
    FeO + H2SO4 FeSO4 + H2O
    - FeSO₄: Fe (+2), S (+6), O (-2)
    - H₂O: H (+1), O (-2)
  3. Reação com hidróxido de sódio (NaOH):
    FeO + 2NaOH NaFeO2 + H2O
    - NaFeO₂: Na (+1), Fe (+3), O (-2)
    - H₂O: H (+1), O (-2)

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