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Química Industrial ·
Química Inorgânica Experimental 2
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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- Equação balanceada: Ni(OH)2 → NiO2 + 2e- + 2H+ Semi-reação de redução: NaClO → Cl- L balancear O: L NaClO → Cl- + H2O L balancear H: NaClO + 2H+ → Cl- + H2O L balancear carga: NaClO + 2H+ + 3e- → Cl- + H2O Reação global: 3Ni(OH)2 → 3NiO2 + 3e- + 6H+ 2NaClO + 2H+ + 3e- → 2Cl- + 2H2O + 2Na+ 3Ni(OH)2 + 2NaClO → 3NiO2 + 2H+ + 2Cl- + 2Na+ Co(OH)2 + H2O2 → CoO(OH)2 + H2O Agente oxidante = H2O2 Agente redutor = Co(OH)2 Semi-reação de oxidação: Co(OH)2 → CoO(OH) + H+ + e- Semi-reação de redução: H2O2 + 2H+ + 2e- → 2H2O Equação Global: 2Co(OH)2 → 2CoO(OH) + 2H+ + 2e- (x2) H2O2 + 2H+ + 2e- → 2H2O 2Co(OH)2 + H2O2 → 2CoO(OH) + 2H2O Fe(OH)2 + O2 → FeO(OH) + OH- (+2) (0) (+3) (-2) Oxidação: Fe(OH)2 → FeO(OH) 1. Balancear H: Fe(OH)2 → FeO(OH) + H+ 2. Balancear carga: Fe(OH)2 → FeO(OH) + 2H+ + 2e- Redução: O2 + 2H2O + 4e- → 4OH- Equação Global: O2 + 2H2O + 4e- → 4OH- 2Fe(OH)2 → 2FeO(OH) + 4H+ + 4e- (*2) 2Fe(OH)2 + 2H2O + O2 → 2FeO(OH) + 4OH- + 4H+ Agente oxidante: O2 Agente redutor: Fe(OH)2 Fe^2+ + H2O2 → Fe^3+ + H2O (+2) (+1 -1) (+3) (+1 -2) Oxidação: Fe^2+ → Fe^3+ + e- Redução: H2O2 + 2H+ + 2e- → 2H2O Equação Global: 2Fe^2+ → 2Fe^3+ + 2e- (*2) H2O2 + 2H+ + 2e- → 2H2O 2Fe^2+ + H2O2 + 2H+ → 2Fe^3+ + 2H2O Agente oxidante: H2O2 Agente redutor: Fe^2+ 3) [Co(H2O)6]^2+ + NH3 + O2 → [Co(NH3)6]^3+ + OH- (+2) (+1 -2) (-3 +1) (0) (+3) (-2) Ag. redutor = [Co(H2O)6]^2+ Ag. oxidante = O2 Semi-reação oxidação: [Co(H2O)6]^2+ + 6NH3 → [Co(NH3)6]^3+ + 6H2O 1. Balancear O: [Co(H2O)6]^2+ + 6NH3 → [Co(NH3)6]^3+ + 6H2O 2. Balancear carga: [Co(H2O)6]^2+ + 6NH3 → [Co(NH3)6]^3+ + 6H2O + 2e- Semi-reação redução: O2 → OH- 1. O2 + 2H2O + 4e- → 4OH- Reação Global: O2 + 2H2O + 4e- → 4OH- 2[Co(H2O)6]^2+ + 12NH3 → 2[Co(NH3)6]^3+ + 12H2O + 4e- (*2) 2[Co(H2O)6]^2+ + O2 + 12NH3 → 2[Co(NH3)6]^3+ + 4OH- + 4OH- MnO2 + SO3^2- → Mn^2+ + H2SO4 (+4) (0) (+2) (+1 -2) Redução: MnO2 → Mn^2+ 1. Balancear O: MnO2 → Mn^2+ + H2O 2. Balancear H: MnO2 + 4H+ → Mn^2+ + 2H2O 3. Balancear carga: MnO2 + 4H+ + 2e- → Mn^2+ + 2H2O Oxidação: SO3^2- → H2SO4 1. Balancear O: SO3^2- + H2O → H2SO4 2. Balancear carga: SO3^2- + H2O → H2SO4 + 2e- Equação Global: SO3^2- + H2O → H2SO4 + 2e- MnO2 + 4H+ + 2e- → Mn^2+ + 2H2O MnO2 + 4H+ + SO3^2- → H2SO4 + Mn^2+ + H2O Agente oxidante: MnO2 Agente redutor: SO3^2- MnO4- + Na(OH) → MnO4^2- + O2 (+7) (-2) (-6) (0) Redução: MnO4- + e- → MnO4^2- Oxidação: 2OH- → O2 + H2O + 2e- Eq. global: 2MnO4- + 2e- → 2MnO4^2- OH- → O2 + H2O + 2e- 2MnO4- + OH- → O2 + H2O + 2MnO4^2- 8) CrO3 + H2O2 -> Cr3+ + O2 + H2O Λ οξειωση: CrO3 Λο αναγωγη: H2O2 Οξειωση: H2O2 -> O2 L, Ισορρωση Η. H2O2 -> O2 + 2H+ L, Ισορρωση φορτο. H2O2 -> O2 + 2H+ + 2e- Αναγωγη: CrO3 -> Cr3+ L, Ισορρωση Ο. CrO3 -> Cr3+ + 5H2O L, Ισορρωση H. CrO3 + 10H+ -> Cr3+ + 5H2O L, Ισορρωση φορτι. CrO3 + 10H+ + 7e- -> Cr3+ + 5H2O Εςρο αποτε: 2H2O2 -> 2H+ + O2 + 2e- CrO3 + 2H2O2 + 14H+ -> 2Cr3+ + 2O2 + 10H2O 2H2O2 + 2CrO3 + 6H+ -> 2O2 + 2Cr3+ + 10H2O 9) Zn° + NaOH -> [Zn(OH)4]2- + H2 Οξειωση: Zn -> [Zn(OH)4]2- L, Ισορρωση Ο. Zn + 4H2O -> [Zn(OH)4]2- L, Ισορρωση H. Zn + 4H2O -> [Zn(OH)4]2- + 4H+ L, Ισορρωση φορτ. Zn + 4H2O -> [Zn(OH)4]2- + 4H+ + 2e- Αναγωγη: OH- -> H2 L, Ισορρωση Ο. OH- -> H2 + H2O L, Ισορρωση H. OH- + 4H+ -> H2 + H2O L, Ισορρωση φορτ. OH- + 3e- + 4H+ -> H2 + H2O Εςρο αποτε: OH- + 3e- + 4H+ -> H2 + H2O Zn + 4H2O -> [Zn(OH)4]2- + 4H+ + 2e- OH- + Zn + 3H2O -> H2 + [Zn(OH)4]2- 10) Cu° + HNO3 -> NO2 + Cu2+ Λ οξειωση: HNO3 Λο αναγωγη: Cu° Οξειωση: Cu° -> Cu2+ + 2e- Αναγωγη: HNO3 -> NO2 L, Ισορρωση Ο. HNO3 -> NO2 + H2O L, Ισορρωση H. HNO3 + H+ -> NO2 + H2O L, Ισορρωση φορτ. HNO3 +H+ + e- -> NO2 + H2O Εςρο αποτε: 2HNO3 +H+ + 2e- -> NO2 + 2H2O (x2) Cu -> Cu2+ + 2e- 2HNO3 + 2H+ + Cu -> 2NO2 + 2H2O + Cu2+
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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- Equação balanceada: Ni(OH)2 → NiO2 + 2e- + 2H+ Semi-reação de redução: NaClO → Cl- L balancear O: L NaClO → Cl- + H2O L balancear H: NaClO + 2H+ → Cl- + H2O L balancear carga: NaClO + 2H+ + 3e- → Cl- + H2O Reação global: 3Ni(OH)2 → 3NiO2 + 3e- + 6H+ 2NaClO + 2H+ + 3e- → 2Cl- + 2H2O + 2Na+ 3Ni(OH)2 + 2NaClO → 3NiO2 + 2H+ + 2Cl- + 2Na+ Co(OH)2 + H2O2 → CoO(OH)2 + H2O Agente oxidante = H2O2 Agente redutor = Co(OH)2 Semi-reação de oxidação: Co(OH)2 → CoO(OH) + H+ + e- Semi-reação de redução: H2O2 + 2H+ + 2e- → 2H2O Equação Global: 2Co(OH)2 → 2CoO(OH) + 2H+ + 2e- (x2) H2O2 + 2H+ + 2e- → 2H2O 2Co(OH)2 + H2O2 → 2CoO(OH) + 2H2O Fe(OH)2 + O2 → FeO(OH) + OH- (+2) (0) (+3) (-2) Oxidação: Fe(OH)2 → FeO(OH) 1. Balancear H: Fe(OH)2 → FeO(OH) + H+ 2. Balancear carga: Fe(OH)2 → FeO(OH) + 2H+ + 2e- Redução: O2 + 2H2O + 4e- → 4OH- Equação Global: O2 + 2H2O + 4e- → 4OH- 2Fe(OH)2 → 2FeO(OH) + 4H+ + 4e- (*2) 2Fe(OH)2 + 2H2O + O2 → 2FeO(OH) + 4OH- + 4H+ Agente oxidante: O2 Agente redutor: Fe(OH)2 Fe^2+ + H2O2 → Fe^3+ + H2O (+2) (+1 -1) (+3) (+1 -2) Oxidação: Fe^2+ → Fe^3+ + e- Redução: H2O2 + 2H+ + 2e- → 2H2O Equação Global: 2Fe^2+ → 2Fe^3+ + 2e- (*2) H2O2 + 2H+ + 2e- → 2H2O 2Fe^2+ + H2O2 + 2H+ → 2Fe^3+ + 2H2O Agente oxidante: H2O2 Agente redutor: Fe^2+ 3) [Co(H2O)6]^2+ + NH3 + O2 → [Co(NH3)6]^3+ + OH- (+2) (+1 -2) (-3 +1) (0) (+3) (-2) Ag. redutor = [Co(H2O)6]^2+ Ag. oxidante = O2 Semi-reação oxidação: [Co(H2O)6]^2+ + 6NH3 → [Co(NH3)6]^3+ + 6H2O 1. Balancear O: [Co(H2O)6]^2+ + 6NH3 → [Co(NH3)6]^3+ + 6H2O 2. Balancear carga: [Co(H2O)6]^2+ + 6NH3 → [Co(NH3)6]^3+ + 6H2O + 2e- Semi-reação redução: O2 → OH- 1. O2 + 2H2O + 4e- → 4OH- Reação Global: O2 + 2H2O + 4e- → 4OH- 2[Co(H2O)6]^2+ + 12NH3 → 2[Co(NH3)6]^3+ + 12H2O + 4e- (*2) 2[Co(H2O)6]^2+ + O2 + 12NH3 → 2[Co(NH3)6]^3+ + 4OH- + 4OH- MnO2 + SO3^2- → Mn^2+ + H2SO4 (+4) (0) (+2) (+1 -2) Redução: MnO2 → Mn^2+ 1. Balancear O: MnO2 → Mn^2+ + H2O 2. Balancear H: MnO2 + 4H+ → Mn^2+ + 2H2O 3. Balancear carga: MnO2 + 4H+ + 2e- → Mn^2+ + 2H2O Oxidação: SO3^2- → H2SO4 1. Balancear O: SO3^2- + H2O → H2SO4 2. Balancear carga: SO3^2- + H2O → H2SO4 + 2e- Equação Global: SO3^2- + H2O → H2SO4 + 2e- MnO2 + 4H+ + 2e- → Mn^2+ + 2H2O MnO2 + 4H+ + SO3^2- → H2SO4 + Mn^2+ + H2O Agente oxidante: MnO2 Agente redutor: SO3^2- MnO4- + Na(OH) → MnO4^2- + O2 (+7) (-2) (-6) (0) Redução: MnO4- + e- → MnO4^2- Oxidação: 2OH- → O2 + H2O + 2e- Eq. global: 2MnO4- + 2e- → 2MnO4^2- OH- → O2 + H2O + 2e- 2MnO4- + OH- → O2 + H2O + 2MnO4^2- 8) CrO3 + H2O2 -> Cr3+ + O2 + H2O Λ οξειωση: CrO3 Λο αναγωγη: H2O2 Οξειωση: H2O2 -> O2 L, Ισορρωση Η. H2O2 -> O2 + 2H+ L, Ισορρωση φορτο. H2O2 -> O2 + 2H+ + 2e- Αναγωγη: CrO3 -> Cr3+ L, Ισορρωση Ο. CrO3 -> Cr3+ + 5H2O L, Ισορρωση H. CrO3 + 10H+ -> Cr3+ + 5H2O L, Ισορρωση φορτι. CrO3 + 10H+ + 7e- -> Cr3+ + 5H2O Εςρο αποτε: 2H2O2 -> 2H+ + O2 + 2e- CrO3 + 2H2O2 + 14H+ -> 2Cr3+ + 2O2 + 10H2O 2H2O2 + 2CrO3 + 6H+ -> 2O2 + 2Cr3+ + 10H2O 9) Zn° + NaOH -> [Zn(OH)4]2- + H2 Οξειωση: Zn -> [Zn(OH)4]2- L, Ισορρωση Ο. Zn + 4H2O -> [Zn(OH)4]2- L, Ισορρωση H. Zn + 4H2O -> [Zn(OH)4]2- + 4H+ L, Ισορρωση φορτ. Zn + 4H2O -> [Zn(OH)4]2- + 4H+ + 2e- Αναγωγη: OH- -> H2 L, Ισορρωση Ο. OH- -> H2 + H2O L, Ισορρωση H. OH- + 4H+ -> H2 + H2O L, Ισορρωση φορτ. OH- + 3e- + 4H+ -> H2 + H2O Εςρο αποτε: OH- + 3e- + 4H+ -> H2 + H2O Zn + 4H2O -> [Zn(OH)4]2- + 4H+ + 2e- OH- + Zn + 3H2O -> H2 + [Zn(OH)4]2- 10) Cu° + HNO3 -> NO2 + Cu2+ Λ οξειωση: HNO3 Λο αναγωγη: Cu° Οξειωση: Cu° -> Cu2+ + 2e- Αναγωγη: HNO3 -> NO2 L, Ισορρωση Ο. HNO3 -> NO2 + H2O L, Ισορρωση H. HNO3 + H+ -> NO2 + H2O L, Ισορρωση φορτ. HNO3 +H+ + e- -> NO2 + H2O Εςρο αποτε: 2HNO3 +H+ + 2e- -> NO2 + 2H2O (x2) Cu -> Cu2+ + 2e- 2HNO3 + 2H+ + Cu -> 2NO2 + 2H2O + Cu2+