Questão 4. É notável que o permanganato de potássio
é um agente oxidante bastante forte e muito utilizado em laboratório. Entretanto, uma das principais regras quando se usa o permanganato é não utilizar ele junto com ácido clorídrico
, pois ocorre a produção de um gás tóxico verde. Sabendo que foram misturadas por um erro de organização 100 mL de uma solução
de
com 10 g de
com
de pureza, responda ao que se pede.
A) Escreva a reação química balanceada para o processo com os menores coeficientes inteiros possiveis.
B) Diga qual dentre os produtos é o gás verde e mostre qual é o reagente limitante.
C) Assumindo rendimento de
, qual o volume na CNTP de gás produzido?
A) Escreva a reação química balanceada para o processo com os menores coeficientes inteiros possiveis.
B) Diga qual dentre os produtos é o gás verde e mostre qual é o reagente limitante.
C) Assumindo rendimento de
Passo 1
O enunciado pede três coisas com os dados abaixo:
- Dados fornecidos:
- Volume da solução de permanganato de potássio:
. - Concentração da solução de
: . - Massa do ácido clorídrico comercial:
com de pureza (ou seja, em massa é puro).
- Volume da solução de permanganato de potássio:
- Perguntas:
A) Escrever a reação química corretamente balanceada com os menores coeficientes inteiros possíveis.
B) Dizer qual produto é o gás verde e indicar qual reagente é o limitante.
C) Assumindo rendimento de, calcular o volume do gás produzido nas CNTP.
Passo 2
Antes de balancear, vamos entender o que acontece quimicamente (aula rápida e prática).
- O ânion permanganato
tem manganês no estado de oxidação e, em meio ácido, é reduzido a (estado ). Essa redução envolve ganho de elétrons. - O íon cloreto
(proveniente de ) pode ser oxidado a cloro molecular (estado ), perdendo elétrons. - Assim temos uma reação de oxirredução (redox) em meio ácido:
é o agente oxidante e é o agente redutor. O gás tóxico verde é o .
Passo 3
Balanceamento por semi‑reações em meio ácido (passo a passo didático).
- Semi‑reação de redução (manganês):
- Explicação: balanceia-se O com água, H com prótons e carga com elétrons.
- Semi‑reação de oxidação (cloreto):
- Explicação: dois
fornecem os dois elétrons necessários para formar uma molécula .
- Igualando elétrons: a redução consome
elétrons; a oxidação libera elétrons. Para combinar, fazemos MMC :
- Multiplica redução por
e oxidação por .
- Soma das semi‑reações (equação iónica total):
Passo 4
Passar da forma iónica para a forma molecular usando
e
(as espécies fornecidas) e adicionando os cátions espectadores
:
- Cada
fornece um e um . - Cada
fornece um e um .
Substituindo e reunindo sais formados (e ) obtemos a equação molecular balanceada com menores coeficientes inteiros:
Passo 5
Cálculo do número de mols de
.
- Fórmula usada:
.
Passo 6
Cálculo do número de mols de
disponível (levando em conta pureza).
- Massa de
puro na amostra: . - Massa molar de
: .
Passo 7
Determinar o reagente limitante usando a estequiometria da reação balanceada.
- Da equação balanceada, a razão estequiométrica é:
. Dividindo por , obtemos . - Quantidade de
necessária para reagir com de :
- Comparando com o disponível
, vemos que há menos do que o necessário. Portanto o é o reagente limitante e o está em excesso. - (Checagem inversa) Quantos mols de
seriam consumidos pelo disponível?
confirmando que
é limitante.
Passo 8
Cálculo dos mols de
produzidos (usando o reagente limitante).
- Da equação,
produzem . Logo:
Passo 9
Cálculo do volume do gás
nas CNTP (condições normais:
,
; volume molar
).
Arredondando de forma prática para três algarismos significativos:
Passo 10
Resumo didático final: o gás verde é o
; o balanceamento foi obtido por balanceamento por semi‑reações em meio ácido; o
comercial (com
de pureza) é o reagente limitante; com rendimento de
espera‑se cerca de
de
nas CNTP.
Resposta
A)
B) Gás verde:
. Reagente limitante:
(disponível
).
C)
(nas CNTP, assumindo rendimento
).