Lista - Balanceamento de Reações Redox - 2023-1

UFRRJ – Instituto de Química – Departamento de Química Fundamental Disciplina: Química Inorgânica Exp. II (IC678) – T01 – 1o Semestre de 2023 Professor: Gustavo Bezerra da Silva Lista de Exercícios de Revisão sobre Balanceamento de Reações Redox (Prazo para entrega: 16/06/2023 – manuscrito e individual) Considere as reações redox abaixo e forneça as semi-equações de redução e oxidação, assim como a equação global nos diferentes meios investigados. Indique também quais são os agentes oxidante e redutor e, quando for possível, o potencial global da reação. Não esquecça de justificar adequada- mente, mostrando etapa a etapa como chegou nas suas respostas. Exemplo: Reação de íon dicromato com iodeto formando íons Cr3+ e I2 em meio ácido. Semi-equação de redução: Cr2O72– → Cr3+ Balanceamento do metal: Cr2O72– → 2Cr3+ Balanceamento do oxigênio: Cr2O72– → 2Cr3+ + 7H2O Balanceamento do hidrogênio: Cr2O72– + 14H+ → 2Cr3+ + 7H2O Balanceamento das cargas: Cr2O72– + 14H+ + 6e– → 2Cr3+ + 7H2O Semi-equação de oxidação: I– → I2 Balanceamento do ametal: 2I– → I2 Balanceamento das cargas: 2I– → I2 + 2e– Equação global: Cr2O72– + 14H+ + 6e– → 2Cr3+ + 7H2O E0 = 1,36 V 2I– → I2 + 2e– E0 = –0,54 V (x3) Cr2O72– + 14H+ + 6e– → 2Cr3+ + 7H2O 6I– → 3I2 + 6e– Cr2O72–(aq) + 6I–(aq) + 14H+(aq) → 2Cr3+(aq) + 3I2(s) + 7H2O(l) E0 = 0,82 V Onde: Cr2O72–(aq) é o agente oxidante e I–(aq) é o agente redutor. Reações: 1) suspensão de hidróxido de níquel(II) reagindo com hipoclorito de sódio formando íons cloreto e óxido de níquel(IV) insolúvel. 2) suspensão de hidróxido de cobalto(II) reagindo com peróxido de hidrogênio formando o CoO(OH) insolúvel. 3) solução de [Co(H2O)6]2+ em meio amoniacal e na presença de O2 formando [Co(NH3)6]3+. 4) suspensão de hidróxido de ferro(II) reagindo com O2 e formando o FeO(OH) (ferrugem). 5) solução de ferro(II) reagindo com peróxido de hidrogênio em meio ácido. 6) suspensão de óxido de manganês(IV) reagindo com íons sulfito e formando uma solução incolor de íons Mn2+ em meio ácido. 7) solução roxa de íons permanganato aquecidos com hidróxido de sódio e formando uma solução verde de íons manganato e liberando gás O2. 8) solução de CrO5 reagindo com H2O2 em meio ácido e formando íons Cr3+ e gás O2. 9) zinco metálico reagindo com solução concentrada de hidróxido de sódio formando uma solução do íon complexo tetra-hidróxidozincato(1–) com liberação de gás hidrogênio. 10) cobre metálico reagindo com ácido nítrico concentrado e liberando o gás castanho NO2 e formando uma solução azul contendo íons Cu2+. BOA ATIVIDADE! Ni(OH)2 + NaClO (aq) -> Cl- (aq) + NiO2 (s) + Na+ -> Agente redutor = Ni(OH)2 -> Agente oxidante = NaClO Semi-reação Oxidação: Ni(OH)2 -> NiO2 + 2e- Balancear H: Ni(OH)2 -> NiO2 + 2e- + 2H+ Semi-reação de redução: NaClO -> Cl- Balancear O: NaClO -> Cl- + H2O Balancear H: NaClO + 2H+ -> Cl- + H2O Balancear carga: NaClO + 2H+ + 2e- -> Cl- + H2O Reação global: 3Ni(OH)2 -> 3NiO2 + 2e- + 2H+ (*3) 2NaClO + 2H+ + 3e- -> 2Cl- + 2H2O + 2Na+ (*2) 3Ni(OH)2 + 2NaClO -> 3NiO2 + 2H+ + 2Cl- + 2Na+ Co(OH)2 + H2O2 -> CoO(OH)2 + H2O Oxida Agente oxidante = H2O2 Agente redutor = Co(OH)2 Semi-reação de oxidação: Co(OH)2 -> CoO(OH) + Balancear H: Co(OH)2 -> CoO(OH) + H+ Balancear cargas: Co(OH)2 -> CoO(OH) + H+ + e- Reduz Semi-reação de redução H2O2 + 2H+ + 2e- -> 2H2O Equação Global: 2Co(OH)2 -> 2CoO(OH) + 2H+ + 2e- (*2) H2O2 + 2H+ + 2e- -> 2H2O 2Co(OH)2 + H2O2 -> 2CoO(OH) + 2H2O Fe(OH)2 + O2 -> FeO(OH) + OH-\nAgente oxidante: O2\nAgente redutor: Fe(OH)2\n\nOxidacao:\nFe(OH)2 -> FeO(OH)\n\n\b balancear H:\nFe(OH)2 -> FeO(OH) + H+\n\n\b balancear carga:\nFe(OH)2 -> FeO(OH) + 2H+ + 2e-\n\nReducao:\nO2 + 2H2O + 4e- -> 4OH-\n\nEquacao Global:\nO2 + 2H2O + 4e- -> 4OH-\n2Fe(OH)2 -> 2FeO(OH) + 2H+ + 2e- (*2)\n2Fe(OH)2 + 2H2O + O2 -> 2FeO(OH) + 4OH- + 4H+ Fe2+ + H2O2 -> Fe3+ + H2O\nAg oxidante: H2O2\nAg redutor: Fe2+\n\nOxidacao:\nFe2+ -> Fe3+ + e-\n\nEquacao Global:\n2Fe2+ -> 2Fe3+ + 2e- (*2)\n\nReducao:\nH2O2 + 2H+ + 2e- -> 2H2O\n\nEquacao Global:\nH2O2 + 2H+ + 2e- -> 2H2O\n2Fe2+ + H2O2 + 2H+ -> 2Fe3+ + 2H2O MnO2 + SO3^2- -> Mn2+ + H2SO4\nAg. oxidante: MnO2\nAg. redutor: SO3^2-\n\nReducao:\nMnO2 -> Mn2+\n\nb balancear O:\nMnO2 -> Mn2+ + H2O\n\nb balancear H:\nMnO2 + 4H+ -> Mn2+ + 2H2O\n\nb balancear carga:\nMnO2 + 4H+ + 2e- -> Mn2+ + 2H2O\n\nOxidacao:\nSO3^2- -> H2SO4\n\nb balancear O:\nSO3^2- + H2O -> H2SO4\n\nb balancear carga:\nSO3^2- + H2O -> H2SO4 + 2e-\n\nEquacao Global:\nSO3^2- + H2O -> H2SO4 + 2e-\nMnO2 + 4H+ + 2e- -> Mn2+ + 2H2O\nMnO2 + 4H+ + SO3^2- -> H2SO4 + Mn2+ + H2O\n\n7) MnO4- + NaOH -> MnO4^2- + O2\n\nReducao:\nMnO4- + e- -> MnO4^2-\n\nOxidacao:\nOH- -> O2 + H2O + 2e-\nEquacao Global:\n2MnO4- + 2e- -> 2MnO4^2- (*2)\nOH- -> O2 + H2O + 2e-\n2MnO4- + OH- -> O2 + H2O + 2MnO4^2- 8) CrO5 + H2O2 -> Cr3+ + O2 + H2O oxidacao 1\n2\n3 catalisador Oxidado: CrO5 Reduzido: H2O2 Oxidação H2O2 -> O2 L. balancear H H2O2 -> O2 + 2H+ L. balancear carga H2O2 -> O2 + 2H+ + 2e- Redução CrO5 -> Cr3+ L. balancear O CrO5 -> Cr3+ + 5H2O L. balancear H CrO5 + 10H+ -> Cr3+ + 5H2O L. balancear carga CrO5 + 10H+ + 7e- -> Cr3+ + 5H2O Ag. oxidante: CrO5 Ag. redutor: H2O2 Eq. parciais: 2H2O2 -> 2O2 + 4H+ + 4e- (x1) 2CrO5 + 20H+ + 14e- -> 2Cr3+ + 10H2O (x1) 2H2O2 + 2CrO5 + 6H+ -> 2O2 + 2Cr3+ + 10H2O 9) Zn0 + NaOH -> [Zn(OH)4]2- + H2 1\n2\n3\ncatalisador Óxido Zn L. balancear O Zn + 4H2O -> [Zn(OH)4]2- *4+ L. balancear H Zn + 4H2O -> [Zn(OH)4]2- + 4H+ L. balancear carga Zn + 4H2O -> [Zn(OH)4]2- + 4H+ + 3e- Redução OH- -> H2 L. balancear O OH- -> H2 + H2O L. balancear H OH- + 4H+ -> H2 + H2O L. balancear carga OH- + 3e- + 4H+ -> H2 + H2O Eq. Global: OH- + 3e- + 4H+ -> H2 + H2O Zn + 4H2O -> [Zn(OH)4]2- + 4H+ + 3e- -------------------------- OH- + Zn + 3H2O -> H2 + [Zn(OH)4]2- 10) Cu0 + HNO3 -> NO2 + Cu2+ 1\n2\n3\n4 catalisador Óxido Cu0 -> Cu2+ + 2e- Redução -HNO3 -> 3NO2 L. balancear O HNO3 -> NO2 + H2O L. balancear H HNO3 + H+ -> NO2 + H2O L. balancear carga HNO3 + H+ + e- -> NO2 + H2O Ag. oxidante: HNO3 Ag. redutor: Cu0 Equacao Global: 2HNO3 + 2H+ + 2e- -> 2NO2 + 2H2O (x2) Cu -> Cu2+ + 2e- ------------------------ 2 HNO3 + 2H+ + Cu -> 2NO2 + 2H2O + Cu2+