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
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:
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:
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:
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:
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:
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:
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:
-
Reação com ácido clorídrico (HCl):
- FeCl₂: Fe (+2), Cl (-1)
- H₂O: H (+1), O (-2) -
Reação com ácido sulfúrico (H₂SO₄):
- FeSO₄: Fe (+2), S (+6), O (-2)
- H₂O: H (+1), O (-2) -
Reação com hidróxido de sódio (NaOH):
- NaFeO₂: Na (+1), Fe (+3), O (-2)
- H₂O: H (+1), O (-2)