Enunciado

Uma mistura de 5,00   g de C r N O 3 2 e 6,00   g de C u S O 4 é dissolvida em água para a preparação de 250,0   m l de uma solução na qual os cátions reagem. Na reação forma-se o metal cobre e cada íon crômio perde um elétron. (a) Escreva a equação iônica simplificada. (b) Qual é o número de elétrons transferido na equação balanceada escrita com os menores coeficientes inteiros? (c) Quais são as concentrações molares dos dois ânions na solução final?

Passo 1

(a) Queremos nessa questão escrever a equação iônica simplificada.

Temos que determinar primeiro o estado o estado de oxidação do crômio no C r N O 3 2 e do cobre no C u S O 4 . Sabemos que para uma molécula neutra no a soma dos NOX dos elementos tem que ser igual a zero.

A carga do í o n   n i t r a t o   ( N O 3 - )   é  - 1 . Logo, para que a carga da molécula seja zero é necessário que o estado de oxidação do crômio seja + 2 .

A carga do íon sulfato ( S O 4 2 - ) é  - 2 . Logo, para que a carga da molécula seja zero é necessário que o estado de oxidação do cobre seja + 2 .

Passo 2

Quando a solução de íons de cobre ( C u 2 + ) misturada com a solução de íons de cromo ( C r 2 + ) , o metal de cobre é formado e o íon de cromo perde um elétron.

Portanto, íons   C u 2 + ( a q )   são convertidos em C u ( s )  e os íons C r 2 + ( a q ) perdem um elétron e são convertidos em íons C r 3 + ( a q ) .

Portanto, a equação iônica líquida não balanceada é a seguinte:

C r 2 + ( a q ) + C u 2 + ( a q ) → C r 3 + ( a q ) + C u ( s )

Precisamos que as cargas sejam iguais nos dois lados da equação, para isso colocamos um 2 na frente de cada íon crômio, assim, termos carga + 6 nos dois lados da equação.

2   C r 2 + a q + C u 2 + a q → 2   C r 3 + ( a q ) + C u ( s )

Passo 3

(b) A equação balanceada é a seguinte:

2   C r 2 + a q + C u 2 + a q → 2   C r 3 + ( a q ) + C u ( s )

Nesta reação, o íon cobre é convertido em metal cobre, ganhando dois elétrons, formando dois íons cromo. Portanto, o número de elétrons transferidos é 2 .

Passo 4

(c) A concentração molar é definida como o número de mols de soluto presente em um litro de solução. Isso também é chamado de molaridade.

O volume da solução é de 250,0 mililitros.

Convertendo o volume da solução em litros.

V = 250,0   m L × 1   L 1000   m L = 0,2500   L

Passo 5

Vamos calcular o número de mols de cada íon da seguinte maneira:

A massa de nitrato de cromo ( C r N O 3 2 ) é de 5,00   g .

A massa molar de nitrato de cromo é 176,0   g / m o l  

Dividindo a massa de nitrato de cromo pela sua massa molar para calcular o número de mols de nitrato de cromo.

m o l   C r N O 3 2 = 5,00   g × 1   m o l 176,0   g = 0,0284   m o l s

Como um mol de nitrato de cromo contém dois mol de íon nitrato, o número de mols de íon nitrato é de 0,0568   m o l s .

Passo 6

A massa de sulfato de cobre ( C u S O 4 ) é de 6,00   g .

A massa molar do sulfato de cobre é 159,6   g / m o l   

Dividindo a massa de sulfato de cobre pela sua massa molar para calcular o número de mols de sulfato de cobre.

m o l   C u S O 4 = 6,00   g × 1   m o l 159,6   g = 0,0376   m o l s

Uma vez que um mol de sulfato de cobre contém um mol de íons de cobre, o número de mols de íons sulfato é de 0,0376   m o l s .

Passo 7

Para calcular a concentração molar de íons nitrato, dividimos o número de mols de íons nitrato pelo volume da solução.

C o n c e n t r a ç ã o   d e   N O 3 - = 0,0568   m o l s 0,2500   L = 0,227   m o l / L

Passo 8

Para calcular a concentração molar de íons sulfato, dividimos o número de mols de íons sulfato pelo volume de solução.

C o n c e n t r a ç ã o   d e   S O 4 2 - = 0,0376   m o l s 0,2500   L = 0,150   m o l / L

Resposta

(a)

2   C r 2 + a q + C u 2 + a q → 2   C r 3 + ( a q ) + C u ( s )

(b) O número de elétrons transferidos é 2

(c) C o n c e n t r a ç ã o   d e   N O 3 - = 0,227   m o l / L

C o n c e n t r a ç ã o   d e   S O 4 2 - = 0,150   m o l / L

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