Procure acertar os coeficientes das equações seguintes pelo método de oxirredução.
Acerte os coeficientes da equação:
O ácido nítrico é utilizado na fabricação do salitre usado como fertilizante na agricultura e na fabricação da pólvora negra (salitre + carvão + enxofre).
Qual a soma resultante dos valores dos coeficientes estequiométricos da reação abaixo após balanceá-la?
Acerte os coeficientes da equação:
O ácido nítrico é utilizado na fabricação do salitre usado como fertilizante na agricultura e na fabricação da pólvora negra (salitre + carvão + enxofre).
Qual a soma resultante dos valores dos coeficientes estequiométricos da reação abaixo após balanceá-la?
Passo 1
O enunciado pede que a gente acerte os coeficientes estequiométricos da reação abaixo e, depois, informe a soma desses coeficientes:
Informações dadas explicitamente pelo enunciado:
- Os reagentes são
e . - Os produtos são
, (enxofre elementar), (monóxido de nitrogênio) e . - A reação deve ser balanceada por oxirredução (método de meia-reação).
A partir disso vamos balancear e, no final, somar os coeficientes.
Passo 2
Vamos identificar quais espécies mudam de oxidação (para montar as meias-reações). Primeiro, calculo simples dos números de oxidação:
-
Em
: o enxofre normalmente é , logo o cobre é . Então tem número de oxidação . -
No enxofre elementar
(produto), o número de oxidação é .
Portanto o enxofre vai depara : é uma oxidação (perde elétrons). -
No ácido nítrico, o grupo nitrato
tem nitrogênio com número de oxidação . -
No monóxido de nitrogênio
o nitrogênio tem número de oxidação .
Portanto o nitrogênio vai depara : é uma redução (ganha elétrons).
O cobre permanece
em ambos reagente e produto (não muda oxidação), então não participa da troca de elétrons.
Passo 3
Agora escrevemos as meias-reações (em meio ácido é usual usar
e
para balancear O e H).
Oxidação do enxofre (forma simplificada, concentrando só no átomo de enxofre e seus elétrons):
Explicação:
perde dois elétrons para virar enxofre elementar
.
Redução do nitrato a
(meia-reação conhecida em meio ácido):
Primeiro escrevemos a forma iônica do nitrato e balanceamos oxigênios com água e hidrogênios com . A meia-reação balanceada é
Primeiro escrevemos a forma iônica do nitrato e balanceamos oxigênios com água e hidrogênios com
Explicação passo a passo (didático): começamos com
e
não balanceados; há 3 oxigênios no
e apenas 1 no
, então adicionamos 2 moléculas de
no produto para fornecer os 2 oxigênios faltantes. Isso adiciona 4 hidrogênios no produto, que equilibramos colocando
no reagente. Por fim ajustamos cargas com
no reagente para igualar as cargas.
Passo 4
Igualamos o número de elétrons trocados multiplicando as meias-reações para que os elétrons se cancelem:
- A oxidação libera
elétrons por . Multiplicamos a oxidação por para obter elétrons:
- A redução consome
elétrons por . Multiplicamos a redução por para também obter elétrons:
Passo 5
Somamos as duas meias-reações (os
se cancelam):
Isto é o balanço das espécies que participam da transferência de elétrons (enxofre oxidado e nitrato reduzido), em meio ácido.
Passo 6
Voltemos às espécies moleculares originais. Cada
contém um
ligado a um
. Para representar os três
da meia-reação precisamos de
moléculas de
:
- então teremos
como reagente, gerando elementar (já presente na soma) e .
Os
formam o produto
. Cada
contém
íons
, então
deles consomem
unidades de
como parte do sal de nitrato.
Na soma da meia-reação tivemos
unidades de
que foram reduzidas a
. Assim, o total de grupos
necessários no reagente é
Cada
fornece um grupo
e um
. Na meia-reação precisávamos de
, então usar
moléculas de
fornece as
unidades de
e os
.
Portanto a equação balanceada molecular completa é:
Passo 7
Verificação por contagem de átomos (confirmação final):
-
: à esquerda, em à direita. OK. -
: em à esquerda, em à direita. OK. -
: em à esquerda, em + em → total . OK. -
: átomos de oxigênio à esquerda; à direita tem , tem e tem → . OK. -
: à esquerda (de ), à direita em . OK.
Tudo confere.
Passo 8
Agora somamos os coeficientes estequiométricos da equação balanceada: