(1,0 pto)Q3. Balancei as equações abaixo e atribua o NOX para as espécies que foram oxidadas e reduzidas atribuind quem sofreu oxidação e quem sofreu redução?
Passo 1
O enunciado pede duas coisas para cada uma das duas reações dadas: (i) balancear a equação química; (ii) atribuir o número de oxidação (NOX) às espécies que sofreram mudança de NOX e dizer quem foi oxidado e quem foi reduzido. As duas reações fornecidas são:
Passo 2
Regras rápidas e úteis para encontrar NOX (lembre-se delas para a prova):
- Uma substância no estado elementar tem NOX
. Ex.: , , puros têm NOX . - Hidrogênio ligado a não-metais tem NOX
(em ácidos e compostos covalentes); oxigênio em compostos (salvo peróxidos) tem NOX . - A soma dos NOX dos átomos de uma espécie neutra é
; para íons é igual à carga do íon. - Para balancear reações de oxirredução é usual montar meias-reações (oxidação e redução), balancear átomos exceto
e , depois equilibrar com e com (meio ácido) ou (meio básico), e finalmente equilibrar elétrons. Vou aplicar isso passo a passo em cada reação.
Passo 3
Analisando a primeira reação: calculemos os NOX relevantes.
- Para
: cada oxigênio é . Seja o NOX do Ag em . Então
Logo, em
temos
com NOX
.
- Para
elementar: NOX . - Para
: cada grupo tem soma . Seja o NOX do Zn:
Portanto Zn vai de
para
.
- Para
elementar no produto: NOX (prata metálica).
Conclusão provisória dos NOX:
Passo 4
Agora balanceamos a reação 1 por meias-reações (modo conceitual, aqui em meio básico já que produto tem
):
- Meia-oxidação (Zn perde elétrons):
- Meia-redução (Ag em
ganha elétrons); em meio básico balanceamos oxigênios com e íons hidroxila:
A forma prática conhecida paraé:
(Nesse passo igualamos massa e carga: O e H balanceados com
e
; cada Ag
consome 1 elétron, são 2 elétrons no total.)
- Somando as duas meias-reações: os elétrons se cancelam e, substituindo
combinado com por , obtemos diretamente:
Verificação rápida de átomos:
- Ag:
ambos os lados. - Zn:
ambos os lados. - O: esquerda
(de e ); direita em . - H: esquerda
; direita . Tudo ok. A equação já está balanceada com coeficientes inteiros mínimos.
Passo 5
Identificação final para a reação 1:
- NOX inicial e final:
-
(perde elétrons → oxidado). -
(ganha elétrons → reduzido).
-
- Agente oxidante (aquele que oxida o outro) é
(pois se reduz); agente redutor é (pois se oxida).
Passo 6
Agora a segunda reação. Primeiro calculemos NOX relevantes:
-
elementar: NOX . - Em
: cada O é , então para Sn seja :
Logo
(oxidado, perde 4 elétrons).
- Em
: H é , O são . Para N seja :
Portanto N em
tem NOX
.
- Em
: dois O totalizam , sendo a molécula neutra, N tem NOX .
Logo N:(ganha 1 elétron → reduzido).
Passo 7
Balanceamento da reação 2 por meias-reações em meio ácido (porque há
):
- Meia-oxidação (Sn → SnO2): balanceando O e H com água e H+:
(Verifique: O: esquerda
, direita em
; H: esquerda
, direita
; cargas equilibradas após incluir elétrons.)
- Meia-redução (nitrato
): em meio ácido:
(Aqui N de
passa a
, ganha 1 elétron; O e H balanceados com
e
.)
- Multiplique a meia-redução por
para cancelar os da oxidação:
- Somando com a meia-oxidação:
Lado esquerdo combinado:.
Lado direito combinado:.
Cancele o que for igual em ambos os lados: subtraindode ambos e simplificando águas ( direita menos esquerda deixa à direita). Resultado:
- Voltemos ao formato molecular substituindo
por :
Verificação rápida de átomos:
- Sn:
ambos os lados. - N:
ambos os lados. - O: esquerda
; direita tem , tem , tem → total . - H: esquerda
(dos ), direita (dos ). Tudo balanceado.
Passo 8
Identificação final para a reação 2:
- NOX inicial e final:
-
(perde elétrons → oxidado). - N (em
):; (cada N ganha elétron → reduzido).
-
- Agente oxidante é o
(ou melhor, o íon ), porque é a espécie que se reduz; agente redutor é o .