Realize o balanceamento da equação química apresentada a seguir, identificando a espécie reduzida e oxidada, estabeleça as semi-reações necessárias no balanço desta reação.
Cu(s)+HNO3(aq) Cu(NO3)2(aq)+H2 O(l)+NO2(g)

Passo 1

O enunciado pede para balancear a reação redox em meio ácido
Cu(s) + HNO3(aq) to Cu(NO3)2(aq) + H2O(l) + NO2(g)
identificando a espécie que se oxida e a que se reduz, e escrevendo as semi-reações.

Passo 2

Vamos determinar os números de oxidação para identificar o que se oxida e o que se reduz:
– Em Cu(s), OX(Cu)=0.
– Em Cu^2+ (no produto Cu(NO3)2), OX(Cu)=+2.
– Em NO3^-, OX(N)=+5.
– Em NO2, OX(N)=+4.
Logo, o Cu passa de 0 para +2 (oxida-se) e o N passa de +5 para +4 (reduz-se).

Passo 3

Escrevemos a meia-reação de oxidação do cobre, só balanceando elétrons (não há H ou O nela):
Cu(s);longrightarrow;Cu^2+ ;+;2,e^-

Passo 4

Escrevemos a meia-reação de redução do nitrato em meio ácido, balanceando O com H2O, H com H^+, e carga com elétrons:
NO3^-;+;2,H^+;+;e^- ;longrightarrow; NO2;+;H2O

Passo 5

Igualamos elétrons multiplicando a redução por 2 para ter 2 e^- em cada meia-reação:
2timesl(NO3^-+2H^++e^-to NO2+H2Or) Longrightarrow 2,NO3^-+4,H^++2,e^-to 2,NO2+2,H2O

Passo 6

Somamos as duas semi-reações, cancelando 2e^-:
Cu(s)&toCu^2++2e^- 2,NO3^-+4,H^++2,e^-&to 2,NO2+2,H2Ohline Cu(s)+2,NO3^-+4,H^+&to Cu^2++2,NO2+2,H2O

Passo 7

Voltando à forma molecular, todas as espécies iônicas vêm de HNO3 e a Cu^2+ forma Cu(NO3)2 com os nitratos restantes. Para fornecer 4H^+ e 2NO3^- precisamos de 4 mols de HNO3. Assim:
Cu(s)+4,HNO3(aq) ;longrightarrow; Cu(NO3)2(aq)+2,NO2(g)+2,H2O(l)

Passo 8

Conferimos átomos e cargas:
– Cu: 1 e 1.
– N: 4 HN O3 to 4 N; produtos: 2 em Cu(N O3) 2+2 em 2N O2 =4.
– H: 4 HN O3 to 4 H; produtos: 2 H2O to 4 H.
– O: 4times 3=12; produtos: Cu(N O3) 2 ( 6) +2N O2 ( 4) +2 H2O ( 2) =12.
Carga líquida neutra.

Passo 9

Espécie oxidada: Cu(s).
Espécie reduzida: NO3^- (do HNO3).

Resposta

Equação balanceada:
Cu(s)+4,HNO3(aq);longrightarrow;Cu(NO3)2(aq)+2,NO2(g)+2,H2O(l)
Semi-reações:
Oxidação:
Cu(s)to Cu^2++2,e^-
Redução:
NO3^- + 2,H^+ + e^- to NO2 + H2O
Espécie oxidada: Cu.
Espécie reduzida: NO3^-.

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