Enunciado

Os íons tiossulfato ( S 2 O 3 - 2 ) se "desproporcionam" em solução ácida para dar enxofre ( S ) sólido e o íon hidrogenosulfito ( H S O 3 - ) :

2   S 2 O 3 2 - a q + 2   H 3 O + a q → 2   H S O 3 - a q + 2   H 2 O l + 2   S ( s )

(a) A reação de desproporcionação é um tipo de reação de oxidação-redução. Que espécie se oxidou e que espécie se reduziu? (b) Se 10,1   m L de H S O 3 - , 55 % em massa, são obtidos na reação, que massa de S 2 O 3 2 - está presente na amostra original, considerando que a reação foi completa? A densidade da solução de H S O 3 - é de 1,45   g . c m - 3 .

Passo 1

a) A reação desproporcional do tiossulfato ao íon sulfito de hidrogênio e ao enxofre é a seguinte.

2   S 2 O 3 2 - a q + 2   H 3 O + a q → 2   H S O 3 - a q + 2   H 2 O l + 2   S ( s )

A reação com os nox dos elementos está logo abaixo.

O enxofre no tiossulfato está com estado de oxidação + 2 . No sulfito de hidrogênio, o enxofre está com estado de oxidação + 4 . Na forma elementar, o estado de oxidação do enxofre é  0 . Portanto, há um aumento no estado de oxidação do enxofre de  + 2 para  + 4 no H S O 3 - e uma diminuição no estado de oxidação de  + 2 para  0 no S ( s ) . Portanto, o enxofre no íon  S 2 O 3 2 - é simultaneamente oxidado e reduzido.

Passo 2

b) Queremos a massa de S 2 O 3 2 - que estava presente na amostra original. Temos que 55 % de íons sulfito de hidrogênio em massa estão presentes em 10,1   m L de solução com densidade 1,45   g . c m - 3 . Sabemos que a densidade é a massa da solução  ( m ) dividida pelo volume da solução  ( V ) . A expressão para a densidade é a seguinte.

D = m V

Reorganize a expressão para calcular a massa da solução.

m = D × V

Agora, substitua  V = 10,1   m L , D = 1,45   g . c m - 3 , para encontrar a massa da solução. sabemos que c m 3 = m L .

m = 1,45   g . c m - 3 × 10,1   m L

m = 14,645   g

Como a massa de H S O 3 - é 55 % da massa da solução, podemos encontrar a massa de H S O 3 - .

m H S O 3 - = 0,55 × 14,645   g = 8,055   g

Com a massa de H S O 3 - e sua massa molar ( 81,07   g . m o l - 1 ) , calculamos o seu número de mol.

n H S O 3 - = 8,055 g 81,07 g . m o l - 1 = 0,0994   m o l s

Passo 3

Temos que a relação estequiométrica entre  S 2 O 3 2 - H S O 3 - é a seguinte.

2   m o l   S 2 O 3 2 - = 2   m o l   H S O 3 -

Com isso achamos o número de moles de  S 2 O 3 2 - correspondente ao  0,0994   m o l s de   H S O 3 - uso a relação acima.

0,0994   m o l   H S O 3 - × 2   m o l   S 2 O 3 2 - 2   m o l   H S O 3 - = 0,0994   m o l   S 2 O 3 2 -

Portanto, o número de mols de íons  S 2 O 3 2 - é  0,0994   m o l .

Calculando a massa de íons  S 2 O 3 2 - , sabendo que a massa molar do íon sulfito é  112,12   g . m o l - 1 .

m S 2 O 3 2 - = 0,0994   m o l × 112,12   g . m o l - 1

m S 2 O 3 2 - = 11,14   g

Portanto, a massa do íon sulfito é  11,14   g .

Resposta

a) O enxofre no íon  S 2 O 3 2 - é simultaneamente oxidado e reduzido.

b) 11,14   g

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