Resoluções das Atividades

Resoluções das Atividades

Sumário

1 Aula 9 – Métodos de balanceamento de equações químicas II ...

Aula 10 – Água – A importância para os seres vivos ... 5

01 b

Essa equação será balanceada pelo método da variação do Nox.

3 P₄: oxidação ⇒ Dt = 5 · 4 = 20 × 3 = 60e^– 20HNO₃: redução ⇒ Dt = 3 · 1 = 3 × 20 = 60e^–

índice do P

índice do N

a P₄ + b HNO₃ + cH₂O d H₃PO₄ + eNO

0

+2 +5

+5

agente oxidante agente

redutor

Nox ↑ (oxidação)

Nox ↓ (redução)

Aula 9

Métodos de balanceamento de equações químicas II

Atividades para Sala

Assim, a equação balanceada será:

a = ? b = ? c = ? d = ? e = ? 3P₄ + 20HNO₃ + 8H₂O 12H₃PO₄ + 20NO Logo: a = 3, c = 8, e = 20

02 D

Essa formação será balanceada pelo método da variação do Nox.

K₂Cr₂O₇ + C₂H₆O + H₂SO₄ → Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + C₂H₄O₂ + H₂O 2K₂Cr₂O₇: redução →Dt = 6 – 3 = 3 · 2 = 6 ÷ 2 = 3 · 2 = 6e^–

3C₂H₆O: oxidação →Dt = 0 – (–2) = 2 · 2 = 4 ÷ 2 = 2 · 3 = 6e^–

2 K₂Cr₂O₇ + 8C₂H₆O + 3H₂SO₄ →

→ 2Cr₂(SO₄)₃ + 2K₂SO₄ + 3C₂H₄O₂ + 11H₂O

Soma dos coeficientes: 2 + 8 + 3 + 2 + 2+ 3 +11 =31 O aquecimento do tubo de ensaio observado indica que a reação é exotérmica devida à liberação de calor da mesma.

+6 -2 +3 0

03 C

Essa equação será balanceada pelo método da variação do Nox.

Assim, a equação balanceada será:

5H₂C₂O_4(aq) + 2MnO₄₍⁻_aq) + 6H(+aq) 10CO_2(g)+2 Mn(2+aq)+ 8H₂O_(l)

Logo, a soma dos coeficientes dos produtos é: 10 + 2 + 8 = 20 5 H₂C₂O_4(aq): oxidação ⇒ Dt = 1 · 2 = 2 × 5 = 10e^– 2 MnO4(−aq): redução ⇒ Dt = 5 · 1 = 5 × 2 = 10e^–

índice do C

índice do Mn

H₂C₂O_4(aq) + MnO₄₍⁻_aq) + H(+aq) CO_2(g) + Mn₍²⁺_aq) + H₂O_(l)

+7 +2

+4 +3

agente oxidante agente

redutor

Nox ↓ (redução)

Nox ↑ (oxidação)

04 A

Essas equações só podem ser balanceadas pelo método íon-elétron.

1. Dividir a equação dada em duas meias-equações e, fazer o balanceamento destas:

I. MnO₄₍⁻_aq)+ H₂O_2(l) Mn_(aq) + O_2(g) (meio ácido) Meias-equações:

• Da semirreação de oxidação:

1H₂O_2(l) 1O_2(g) + 2H(+aq)+ 2e^– • Da semirreação de redução:

MnO₄₍⁻_aq)+ 8H₍⁺_aq)+ 5e^– Mn₍²⁺_aq) + 4H₂O_(l) 2. Para igualarmos o número de elétrons perdidos pelo

redutor (H₂O₂) ao número de elétrons ganhos pelo oxidante

(

MnO₄⁻

)

^, multiplicamos a meia-equação da semirreação de oxidação por 5 e a meia-equação da semirreação de redução por 2, e somamos as meias- -equações para obtenção da equação balanceada.

5H O_{2 2( )} 5O_{2( )g} + 10H₍⁺_aq) +10e⁻

2MnO₄⁻_(aq)+ 16H₍⁺_aq)+10e⁻ 2Mn²_(aq⁺₎+8H O_{2 ( )}

^{2MnO4−(aq)+ 5H O2 2( ) +6H(+aq) 2Mn(2aq+)+5O2( )g +8H O2 ( )}

+7 –1 +2 0

oxi

red

–1

+7 oxi 0

meio

coeficiente da água ácido

presença de

red

+

A( )_s + NO3(−aq) NH3( )g + A O 2(−aq)

(meio básico) Meias-equações:

• Da semirreação de oxidação:

A( )_s + 2H₂O_(l) A O 2(−aq)

+ 4 H(+aq) + 3H₂O_(l)

• Da semirreação de redução:

NO^3(−aq)+ 9H₍⁺_aq)+ 8e^– NH_3(g) + 3H₂O_(l)

0 +3

+5 –3

oxi

red

Para igualarmos o número de elétrons perdidos pelo redutor (Al) ao número de elétrons ganhos pelo oxidante (NO₃^–), multiplicamos a meia-equação da semirreação de oxidação por 8 e a meia-equação da semirreação de redução por 3 e, somamos as meias- -equações para obtenção da equação balanceada.

0 +5 –3 +3

8A( )_s + 16H O₂ ( ) 8A O ₂⁻(_aq)+ 32H(⁺_aq) + 24e⁻ 3NO3−(aq)+ 27H(+aq)+24e− 3NH3( )g +9H O2 ( )

_{8 3 7 8 3 5}

3 2 2 3

A( )_s + NO⁻(_aq)+ H O( ) A O ⁻(_aq)+ NH( )_g + H(⁺_aq)

oxi

red

+

oxi

red

01 C

Equação da reação:

MnO₄²₍⁻_aq) MnO_2(s)+ MnO4(−aq) (meio ácido) Meias-equações:

• Da semirreação de redução:

MnO4aq 2

( )

− + 4H(+aq)+ 2e^– MnO_2(s) + 2H₂O_(l)

• Da semirreação de oxidação:

MnO₄²₍⁻_aq) MnO₄₍⁻_aq)+ 1e^–

Para igualarmos o número de elétrons perdidos pelo redutor

(

MnO42−

)

ao número de elétrons ganhos pelo oxi- dante

(

MnO42−

)

, multiplicamos a meia-equação da semir- reação de oxidação por 2 e somamos as meias equações para obtenção da equação balanceada.

Como o meio reacional solicitado é básico, acrescenta- mos 5HO^– a cada membro da equação. Assim, teremos:

8A( )_s +3NO₃⁻(_aq)+7H O₂ ( )_ +5HO(⁻_aq) 8A O ₂⁻(_aq)+3NH₃( )_g+5H(⁺⁺_aq)+5HO⁻_(aq)

Finalmente:

8A( )_s +3NO₃⁻(_aq)+2H O₂ ( )_+5HO(⁻_aq) 8A O ₂⁻(_aq)+3NH₃( )_g

14243

5H₂O_(l) meio

básico coeficiente da água

presença de

Atividades Propostas

oxi

red

meio ácido

MnO₄²₍⁻_aq) + 4H(+aq) + 2e^– MnO_2(s) + 2H₂O_(l) 2MnO₄²⁻_(aq) 2MnO4−(aq)+ 2e^–

3MnO₄²₍⁻_aq)+ 4H(+aq) 2MnO₄⁻_(aq)+ 1MnO_2(s) + 2H₂O_(l) +

presença de

Logo, os coeficientes do MnO42−, MnO₄^{− e do MnO}2 são:

3, 2 e 1.

02 E

+2 +4

O -2

1NO_(g) + 1O_3(g)

Agente

redutor Agente

oxidante

1NO_2(g) + 1O_2(g)

Nox (redução) Nox ↑ (oxidação)

A soma dos coeficientes é: 1 + 1 + 1 + 1 = 4. Após análise da equação, temos:

a) (F) O ozônio é uma forma alotrópica do oxigênio.

b) (F) O estado de oxidação do oxigênio no ozônio (O₃) é igual ao do gás oxigênio(O₂), isto é, zero.

c) (F) A soma dos menores coeficientes estequiométricos da equação é 4.

d) (F) A molécula do NO₂ é o agente redutor.

e) (V) A equação representa uma reação de oxirredução, na qual o nitrogênio se oxida equanto um dos áto- mos de oxigênio se reduz.

03 A

Essa equação será balanceada pelo método da variação do Nox.

C H O xCr O⁻²2 6 + ^{+ −}+yH⁺

6

2 72 C H O Cr H O⁻¹² 4 + ⁺+

3 2

Logo, após a equação corretamente balanceada, x e y valem, respectivamente, 1 e 8.

3 C₂H₆O: oxidação ⇒ Dt = 1 · 2 = 2 ÷ 2 = 1 · 3 = 3e^– 1 Cr₂O^2–₇ : redução ⇒ Dt = 3 · 2 = 6 ÷ 2 = 3 · 1 = 3e^–

3C₂H₆O + 1Cr₂O^2–₇ + 8H⁺ 2C₂H₄O + 2Cr³⁺ + 7H₂O

↑ x ↑ y

04 E

Pelo método da variação do Nox, temos:

Br_2(l) + HO(−aq) BrO3(−aq) + Br(aq− )

+ H₂O_(l)

meio agente oxidante e redutor

0 +5

–1 Nox ↓ (reduç

ão) Nox ↑ (oxidação)

1BrO₃₍⁻_aq): oxidação ⇒ Dt = 5 · 1 = 5 · 1 = 5e^– 5 Br_(aq⁻₎: redução ⇒ Dt = 1 · 1 = 1 · 5 =5e^–

índice do Br

índice do Br

Por tratar-se da equação de uma reação de autorredox (desproporcionamento), trabalhamos com as espécies químicas dos produtos, as quais contêm o átomo do ele- mento oxidado e reduzido:

Assim, a equação parcialmente balanceada será:

3Br_2(l) + HO(−aq) 1BrO₃₍⁻_aq) + 5Br(aq− ) + H₂O_(l)

Observe que não conseguiremos fazer o balanceamento do reagente HO^– nem do produto H₂O. Isso porque não temos como fixar as quantidades de H nem de O em nenhum dos membros da equação. Em casos como esse, usamos o “Princípio da Conservação da Carga”. Por esse princípio, a carga do 1º membro deve ser igual a carga do 2º membro da equação. Assim, chamamos de x o coefi- ciente de HO^– e de y o coeficiente de H₂O. Teremos:

1123^o membro

Igualando as cargas do 1^o e do 2^o membros:

0 – x = –1 – 5 + 0 ∴ –x = –6, logo, x = 6, que será o o coeficiente de HO14243 (−aq).

2^o membro

Assim, a equação balanceada será:

3Br_2(l) + 6 HO(−aq) 1BrO3(−aq)+ 5 Br(−aq) + 3H₂O_(l)

básico meio

presença de

3Br_2(l) + x HO(−aq) 1BrO₃₍⁻_aq) + 5Br(aq− ) + H₂O_(l)

3 · 0 + x · (–1) 1 · (–1) + 5 · (–1) + y · 0

0

1As₂S₅: oxidação ⇒ Dt = 8 · 5 = 40 ÷ 2 = 20 · 1 = 20e^–

20H₂O₂: redução ⇒ Dt = 1 · 2 = 2 ÷ 2 = 1 · 20 = 20e^–

índice do S

índice do O

As₂S₅ + NH₄OH + H₂O₂ (NH₄)₃AsO₄+ (NH₄)₂SO₄ + H₂O

Nox ↑ (oxidação)

Nox ↓ (redução) agente

redutor

–2 +6

–1 –2

+5 +5

05 A

Usando o método da variação do Nox, temos:

1As₂S₅ + 16NH₄OH + 20H₂O₂

2(NH₄)₃AsO₄+ 5(NH₄)₂SO₄ + 28H₂O Após a equação balanceada, a soma dos coeficientes dos produtos é igual a: 2 + 5 + 28 = 35

06 E

Pelo método íon-elétron, temos:

C₂H₆O_(g) + Cr O_{2 7}²₍⁻_aq) + H₍⁺_aq) Cr_(aq³⁺₎ + C₂H₄O_2(g) + H₂O_(l) Meias-equações:

• Da semirreação de oxidação:

C^–2₂H₆O_(g) + H₂O ^oxi C^–1₂H₄O_2(g) + 4H(+aq) + 4e

agente redutor

• Da semirreação de redução:

Cr O2 72aq ( )

− + 14H₍⁺_aq) + 6e^{– red} 2 Cr₍³⁺_aq) + 7H₂O_(l)

agente oxidante

Para igualarmos o número de elétrons perdidos pelo redu- tor (C₂H₆O) ao número de elétrons ganhos pelo oxidante (C₂H₄O₂), multiplicamos a meia-equação da semirreação de oxidação por 3 e a meia-equação da semirreação de redução por 2, e somamos as meias-equações para obten- ção da equação balanceada.

A soma dos coeficientes após a equação balanceada é:

3 + 2 + 16 + 4 + 3 + 11 = 39

3C₂H₆O_(g) + 3H₂O oxi 3C₂H₄O_2(g) + 12H₍⁺_aq)+ 12e^– 2 Cr O2 72aq

( )

− + 28H(+aq)+ 12e^– 4 Cr₍³⁺_aq)+ 14H₂O_(l)

3CH₃CH₂OH_(g) +2 Cr O_{2 7}²₍⁻_aq)+16H₍⁺_aq) 4Cr(3+aq)+ 3CH₃COOH_(g) + 11H₂O_(l)

+

Nox = +3

álcool etílico

08 b

I. (F)

II. (V)

III. (V) Semirreação de oxidação:

2CH₃CH₂OH_(g) 2CH₃CHO_(g) + 4 H(+aq)+ 4e^– IV. (V) Semirreação de redução:

4 H(+aq)+ 1O_2(g) + 4e^– 2H₂O_(l)

V. (V) A reação que ocorre no etilômetro é de redox e é espontânea

09 C

Pelo método da variação do Nox, temos:

K₂Cr₂O_7(aq) + C₆H₁₂O_6(aq) Cr₂(SO₄)_3(aq) + K₂SO_4(aq) + CO_2(g) + H₂O

+6 +3

0 Nox ↑ (oxidação) +4

Nox ↓ (redução)

Nox→ –3 –1 Nox → –3 +1

álcool etílico etanal

álcool etílico etanal

Nox → –3 Nox → –3

07 E

Pelo método da variação do Nox, temos:

Nox ↑ (oxidação)

Nox ↓ (redução)

KI_(aq) + H₂O_2(aq)+ H₍⁺_aq) I_2(s)+ K₍⁺_aq) + H₂O_(l)

–1 0

–1 –2

2 KI_(aq): oxidação ⇒ Dt = 1 · 1 = 1 · 2 = 2e^–

1H₂O_2(aq): redução ⇒ Dt = 1 · 2 = 2 · 1 =2e^–

índice do K

índice do O

Assim, a equação balanceada será:

2 KI_(aq) + 1 H₂O_2(aq) + 4H₍⁺_aq) 1I_2(s)+ 2K(+aq) + 2H₂O_(l) A soma dos coeficientes dos agentes oxidante e redutor:

1 + 2 = 3

agente redutor agente oxidante

4K₂Cr₂O_7(aq): redução ⇒ Dt = 3 · 2 = 6 ÷ 6 = 1 · 4 = 4e^– 1C₆H₁₂O_6(aq): oxidação ⇒ Dt = 4 · 6 = 24 ÷ 6 = 4 · 1 = 4e^–

índice do Cr

índice do C

dividir por 6↑↓

Assim, a equação balanceada será:

4K₂Cr₂O_7(aq) + 1C₆H₁₂O_6(aq)+ 16H₂SO_4(aq)

4Cr₂(SO₄)_3(aq) + 4K₂SO_4(aq) + 6CO_2(g) + 22H₂O_(l) A soma dos coeficientes dos reagentes: 4 + 1 + 16 = 21 10 b

Essa equação será balanceada pelo método da variação do Nox.

HgS + H^{–2 +} + NO⁺⁵ ₃^– → NO + Hg^{+2 2+} + H₂O + S⁰

3 HgS: oxidação → Dt = 2 · 1 =2 · 3 = 6e^– 2 No₃^–: redução → Dt = 3 · 1 = 3 · 2 = 6e^–

3 HgS + 8H⁺ + 2 NO₃^– → 2 NO + 3Hg²⁺ + 4H₂O + 3S

agente redutor

agente oxidante

Soma de todo os coeficientes: 3 + 8 + 2 + 2+ 3 + 4+ 3 = 25 Após a equação balanceada, temos:

I. (V) A soma dos coeficientes da equação é 25.

II. (F) O número total de elétrons perdidos pelo redutor (HgS) é 6.

III. (V) O oxidante é o nitrato (NO₃^–), e o coeficiente desse ânion é 2.

IV. (F) A variação do número de oxidação para cada átomo de mercúrio é 2.

V. (V) O redutor é o sulfeto, e o coeficiente desse sulfeto (HgS) é 3.

Aula 10

Água – A importância para os seres vivos

Atividades para Sala

01 E

I. (F) É necessária a purificação da água para o consumo.

II. (V)

III. (F) As moléculas de água são unidas por ligações de hidrogênio.

IV. (V)

02 D

Geometria da molécula: angular Polaridade da molécula: Mr

=0 → polar Forças intermoleculares: ligações de hidrogênio 03 b

As forças de atração intermoleculares encontradas nas moléculas de água são denominadas de ligações de hidro- gênio.

04 b

a) (F) O transporte de elétrons não se relaciona com as propriedades térmicas.

b) (V) Devido ao alto calor específico da água, ela serve como regulador térmico para os seres vivos.

Quando a temperatura do organismo aumenta, ele elimina água na forma de suor. Essa água, ao eva- porar, absorve calor desse organismo, regulando sua temperatura. Cada 1 grama que se transforma em vapor absorve 540cal.

c) (F) A água é considerada solvente universal não só em plantas e animais.

d) (F) O transporte de íons em vegetais independe do calor latente.

e) (F) O metabolismo de organismos vivos depende de outros fatores, como luz, calor etc.

Atividades Propostas

01 E

Decomposição da água:

2H₂O 2H₂ + O₂

Combustão do hidrogênio:

2H₂ + O₂ 2H₂O

I. (F) Toda a água gasta na obtenção do hidrogênio é reposta na sua combustão.

II. (F) Todo o oxigênio produzido na decomposição da água é consumido na combustão do hidrogênio.

III. (V) O produto da combustão do hidrogênio é somente água, que não polui o ambiente.

02 b

Seguindo restritamente os dispositivos da lei, o uso prio- ritário da água se direciona ao consumo humano e à des- sendentação de animais. Assim, no caso de escassez, deve-se priorizar o consumo humano, interrompendo a irrigação da lavoura, mesmo levando-se em consideração que a nascente esteja em uma propriedade privada e que

O

H H

M¹

M

2

Mr

=0

03 A

Os seguintes fatores levam o óleo a boiar na água: a pola- ridade das moléculas do óleo e da água e a densidade de uma substância em relação à outra. Nesse sentido, a combinação que justifica o fenômeno descrito é o fato de a molécula do óleo ser apolar, a da água ser polar e a densidade do óleo ser menor do que a da água.

04 A

A formação da camada de gelo deve-se ao fato do com- portamento irregular da água, em que a densidade desta à 4°C é maior do que a densidade do gelo, aliada a baixa condutividade térmica do gelo.

05 E

I. (F) A partir do 3^o período, as moléculas dos hidretos se tornam maiores e os seus pontos de ebulição aumentam.

II. (V)

III. (F) O HF e a H₂O apresentam forças de atração inter- moleculares, características de moléculas polares, contendo átomos de hidrogênio ligados a átomos muito eletronegativos.

IV. (V) V. (V) 06 C

Utilizando-se fertilizantes e aterros sanitários, há grande probabilidades de se contaminar, por infiltração, o lençol freático. O desmatamento leva ao desnudamento do solo, incrementando, portanto, a evaporação da água. A imper- meabilização do solo urbano, impedindo a infiltração da água de chuva, contribui para que ocorram enchentes e inundações.

07 D

Amostra intacta: 200mg Amostra após a secagem: 80mg

Massa de água na amostra: 200 – 80 = 120mg Logo, a porcentagem de água na amostra é:

200 100

120

120 100 2 00

120

2 60

mg

mg →x x x

 →





 = ⋅ = ∴ =

% % % %

Assim, a amostra é um tecido conjuntivo.

08 E

Entende-se como água potável aquela que é destinada ao consumo humano no tocante ao preparo de alimentos, abastecimento, higiene pessoal e produção de remédios.

Recomenda-se que a “água de reuso” não seja usada como potável. Seu uso deve restringir-se à lavagem de ruas e áreas públicas.

09 D

Esta questão coloca ao aluno situações cotidianas de con- sumo responsável e exige que ele reconheça tais situações para que possam fazer parte do seu dia a dia. Assim, é necessário que o aluno conheça alternativas, como a ins- talação em residências e edifícios de sistemas de coleta de água da chuva e a utilização de vasos sanitários mais econômicos. É também importante a consciência de uma utilização racional da água do chuveiro.

10 C

As duas medidas que devem ser tratadas como prioritárias para a preservação dos recursos hídricos são:

II. O controle da ocupação urbana, especialmente em torno dos mananciais evita a contaminação dos mes- mos por esgotos clandestinos sem tratamento.

III. A proibição do despejo de esgoto industrial e domés- tico nos rios e represas também evita a contaminação dos recursos hídricos.