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PRÉ-VESTIBULAR

LIVRO DO PROFESSOR

© 2006-2008 – IESDE Brasil S.A. É proibida a reprodução, mesmo parcial, por qualquer processo, sem autorização por escrito dos autores e do detentor dos direitos autorais.

Produção _{Desenvolvimento Pedagógico}Projeto e

Disciplinas Autores

Língua Portuguesa Francis Madeira da S. Sales Márcio F. Santiago Calixto Rita de Fátima Bezerra

Literatura Fábio D’Ávila

Danton Pedro dos Santos

Matemática Feres Fares

Haroldo Costa Silva Filho Jayme Andrade Neto Renato Caldas Madeira Rodrigo Piracicaba Costa

Física Cleber Ribeiro

Marco Antonio Noronha Vitor M. Saquette Química Edson Costa P. da Cruz

Fernanda Barbosa

Biologia Fernando Pimentel

Hélio Apostolo Rogério Fernandes

História Jefferson dos Santos da Silva Marcelo Piccinini

Rafael F. de Menezes Rogério de Sousa Gonçalves Vanessa Silva

Geografia Duarte A. R. Vieira Enilson F. Venâncio Felipe Silveira de Souza Fernando Mousquer

I229 IESDE Brasil S.A. / Pré-vestibular / IESDE Brasil S.A. — Curitiba : IESDE Brasil S.A., 2008. [Livro do Professor] 832 p.

ISBN: 978-85-387-0577-2

1. Pré-vestibular. 2. Educação. 3. Estudo e Ensino. I. Título.

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Reações Redox

Na classificação das reações químicas, os

termos oxidação e redução abrangem um amplo e diversificado conjunto de processos.

Muitas reações de óxido-redução são comuns na vida diária e nas funções vitais básicas, como o fogo, a ferrugem, o apodrecimento das frutas, a respiração e a fotossíntese.

No funcionamento de uma pilha não há nada mágico. Seus fundamentos estão ligados diretamente à Química.

Quando se dá a partida em um carro ou se liga uma lanterna, o que ocorre é uma reação química muito importante: a reação de óxido-redução.

Oxidação é o processo químico em que uma substância perde elétrons, partículas elementares de sinal elétrico negativo.

O mecanismo inverso, a redução, consiste no ga-nho de elétrons por um átomo, que os incorpora a sua estrutura interna. Tais processos são simultâneos.

Na reação resultante, chamada oxirredução ou redox, uma substância redutora, cede alguns de seus elétrons e, consequentemente, se oxida, enquanto outra, oxidante, retém essas partículas e sofre, as-sim, um processo de redução.

Ainda que os termos oxidação e redução se apliquem às moléculas em seu conjunto, é apenas um dos átomos integrantes dessas moléculas que se reduz ou se oxida.

Oxirredução

As reações de oxirredução são reações em que ocorre a transferência de elétrons.

A oxidação é a perda de elétrons (aumento algébrico no número de oxidação – Nox).

Exemplo:

`

Cu_(s) → Cu2+

(aq) +

2e-A variação do Nox, nesse caso é: Cu(0) → Cu(II). A redução é o ganho de elétrons (diminuição algébrica no número de oxidação – Nox).

Exemplo:

`

Ag+

(aq) + e- → Ag(s)

A variação do Nox, nesse caso é: Ag(I) → Ag(0).

Agente redutor: é a espécie reagente que funciona doando elétrons. É o agente que promove a redução.

Agente oxidante: é a espécie reagente que fun-ciona recebendo elétrons. É o agente que promove a oxidação.

Exemplo:

`

3 SO₂ + 2 HNO₃ + H₂O 3 H₂SO₄ + 2 NO

Agente redutor: SO₂ Agente oxidante: HNO3

Balanceamento de

equações de oxirredução

Consiste em igualar o total de elétrons cedidos pelo agente redutor ao total de elétrons ganhos pelo agente oxidante.

Regras para balanceamento

de equações de oxidorredução

1.ª regra

Calcular o total de elétrons perdidos e recebidos pelos elementos que sofreram oxidação e redução. Isto é, obtido pela multiplicação da variação do Nox pela maior atomicidade com a qual o elemento apa-rece na equação.

2.ª regra

O total de elétrons cedidos será o coeficiente do elemento que sofre redução e o total de elétrons

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recebidos será o coeficiente do elemento que sofre oxidação.

3.ª regra

Prosseguir o balanceamento por tentativas.

Exemplos: ` Equação molecular P + HNO₃ + H₂O → NO + H₃PO₄ variação de 5 – 2 = 3 variação de 5 – 0 = 5

A variação total será:

P : 5 . 1 = 5 3 P HNO3 : 3 . 1 = 3 5 HNO3

Teremos então:

3 P + 5 HNO₃ + H₂O → NO + H₃PO₄ Prosseguimos o balanceamento por tentativas.

Como temos 3 átomos de “P” e 5 átomos de nitrogênio, no primeiro membro multiplicamos o H₃PO₄ por 3 e o NO por 5.

3 P + 5 HNO₃ + H₂O → 5 NO + 3 H₃PO₄

Por último, colocamos o coeficiente da água, que pode ser feito pela contagem do hidrogênio ou do oxigênio. 3 P + 5 HNO₃ + 2 H₂O → 5 NO + 3 H₃PO₄

Equação iônica

O procedimento é idêntico ao aplicado no acerto de equações moleculares.

É importante ainda observar que em uma equa-ção iônica global, devidamente balanceada, a carga elétrica total nos reagentes é igual à carga elétrica total nos produtos. É o que chamamos de conserva-ção das cargas.

+7 +6 MnO₄–1 _{+ S}–2 _{+ H}+ _{→ Mn}+2 _{+ SO} 4–2 + H2O 8 MnO₄–1 _{+ 5 S}–2 _{+ xH}+ _{→ 8 Mn}+2 _{+ 5 SO} 4–2 + H2O carga = +16 – 10 = +6 logo: – 8 – 10 + x = +6 → x =24 8 MnO₄–1_{+ 5 S}–2_{+ 24 H}+ _{→ 8 Mn}+2 _{+ 5 SO} 4–2 + 12 H2O

Balancear a seguinte equação: 1.

HNO₃ + Cu → Cu(NO₃)₂ + NO + H₂O

Solução:

`

Identificando e determinando o Nox dos

ele-•

mentos que variam.

+5 0 +2 +2

HNO₃ + Cu → Cu(NO₃ )₂ + NO + H₂O

Ajustando os números de elétrons perdidos

•

igual ao número de elétrons ganhos.

+5 0 +2 +2 HNO₃ + Cu → Cu(NO₃)₂ + NO + H₂O 0 +2 Cu → 3 Cu D = 2 +5 +2 N → 2 N D = 3 HNO₃ + Cu → 3 Cu(NO₃ )₂ + 2 NO + H₂O

Ajustando os demais elementos por

tenta-•

tivas.

8 HNO₃ + 3 Cu → 3 Cu(NO₃)₂ + 2 NO + 4 H₂O.

O que é incineração?

Consiste na queima do lixo a altas tempe-raturas em instalações chamadas “incinera-dores”.

É um método de alto custo, devido à utili-zação de equipamentos especiais.

Nesse método existe uma grande redução do volume do lixo, cerca de 3% do volume ori-ginal.

No mundo, o primeiro incinerador foi insta-lado na cidade de Nohinglam, Inglaterra, proje-tado e construído por Alfred Figer, em 1874.

No Brasil, foi instalado em Manaus, em 1896, pelos ingleses. Em 1958 foi desativado por não mais atender às necessidades locais e por problemas de manutenção.

Atualmente existem modernos incinera-dores, inclusive no Brasil, entretanto, ainda existem muitos inconvenientes envolvendo seu uso.

3

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O problema mais grave desse método é o da poluição do ar pelos gases da combustão e por partículas não retidas nos filtros e pre-cipitadores. Problemas estes, muitas vezes, ocasionados pela deficiência de mão-de-obra especializada.

Os gases remanescentes da incineração do lixo são: anidrido carbônico (CO₂); anidrido sulfuroso (SO₂); nitrogênio (N₂); oxigênio (O₂); água (H₂O) e cinzas.

(UFGO) Após a incineração de lixo, faz-se a deter-2.

minação do carbono não queimado e da matéria fermentável por um método que se fundamenta na equação da reação seguinte:

Na₂C₂O₄ + KMnO₄ + H₂SO₄ → K₂SO₄ + Na₂SO₄ + MnSO₄ + CO₂ + H₂O

A respeito dessa equação de reação, pede-se o agente oxidante e o agente redutor.

Solução: `

Agente oxidante: KMnO4.

Agente redutor: Na₂C₂O₄. Comentário:

Mn+7 _{→ Mn}+2_{, sofreu redução.}

C2+3 → C+4, sofreu oxidação.

Os itens de

1. a a i devem ser completados colocando-se os números de oxidação e os elétrons, indicando se houve oxidação (oxi) ou redução (red).

Zn a) → Zn2+ _{+ _____ ( )} Cu b) 2+ _{+ _____ → Cu ( )} Fe c) 2+ _{→ Fe}3+ _{+ _____ ( )} Cu d) 2+ _{+ _____ → Cu}+ _{( )} SO e) ₃2- _{→ SO} 42- + _____ ( ) 2C f) - _{→ C} 2 + _____ ( ) MnO g) ₄- _{+ _____ → Mn}2+ _{( )} MnO h) ₄- _{+ _____ → MnO}2 _{( )} CrO i) ₄2- _{+ _____ → Cr}3+ _{( )}

(PUC - adap.) Nas questões de 02 a 05, responda cada uma das perguntas.

Qual o elemento que se oxida? a)

Qual o elemento que se reduz? b)

Qual é a substância ou o agente oxidante? c)

Qual é a substância ou o agente redutor(a)? d) H 2. ₂S + 4 Br₂ + 4 H₂O → H₂SO₄ + 8 HBr. K 3. ₂Cr₂O₇ + 14 HC → 2 KC + 2 CrC₃ + 3 C₂ + 7 H₂O. 20 HNO 4. ₃+ 3 P₄ + 8 H₂O → 12 H₃PO₄ + 20 NO. MnO 5. ₄- _{+ 8 H}+ _{+ 5 Fe}2_{+ → Mn}2+ _{+ 5 Fe}3+ _{+ 4 H} 2O.

Nas questões de 06 a 10 dê os coeficientes de acerto das equações:

(UERJ - adap.) Ag + HNO

6. ₃ → AgNO₃ + H₂O + NO.

(UFSC - adap.) Zn + HNO

7. ₃ → Zn(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + H₂O. (UFF - adap.) K 8. ₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ + KC→ → K₂SO₄ + Cr₂(SO₄)₃ + C₂ + H₂O. (ITA - adap.) Cr 9. ₂O₇2- _{+ H}+ _{+ C - → Cr}3+ _{+ C} 2 + H2O. (Unisinos - adap.) A 10. + OH- + NO₃- _{+ H} 2O → A→O2- + NH₃.

(UFF - adap.) Determine os coeficientes de acerto da 1.

equação:

K₂Cr₂O7 + H₂SO₄ + C₂O₄H₂ → Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + CO₂ + H₂O.

(UFRJ - adap.) Determine os valores de a, b e c da 2.

equação:

a KIO₃ + b KI + c HC → d I₂ + e KC + f H₂O. (Unirio - adap.) Determine os valores de d, e, f e g da 3.

equação:

a H₂O₂ + b KMnO₄ + c H₂SO₄ → d K₂SO₄ + e MnSO₄ + f H₂O + g O₂.

4

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(UEL) Determine os valores de x, y, e z da equação: 4.

Cr₂O₇2- _{+ 3 H}

2O + x Ba2+ → y BaCrO4 + z H3O+.

Nas questões de 15 a 20 dê os coeficientes de acerto das equações.

(FEI - adap.) NaNO

5. ₂ + KMnO₄ + H₂SO₄ → MnSO₄ + K₂SO₄ + NaNO₃ + H₂O.

(UFRGS - adap.) Sn + HNO

6. ₃ → Sn(NO₃)₂ + NH₄NO₃

+ H₂O.

(UFGO - adap.) NaNO

7. ₃ + A + NaOH + H₂O → NaA O₂ + NH₃. (UERJ - adap.) HC 8. + KMnO₄ → MnC₂ + KC + H₂O + C₂. (

9. UFRJ - adap.) KMnO₄ + FeSO₄ + H₂SO₄ → K₂SO₄ + MnSO₄ + H₂O + Fe₂(SO₄)₃.

(UFF - adap.) C

10. ₂ + NaOH → NaC O₃ + NaC + H₂O. (ITA) Corrija pelo método de oxirredução os coeficientes 11.

da seguinte equação:

5

EM_V_QUI_014 1. 2e-(oxi). a) 2e-(red). b) 1e-(oxi). c) 1e-(red). d) 2e-(oxi). e) 2e-(oxi). f) 5e-(red). g) 3e-(red). h) 3e-(red). i) 2. enxofre. a) bromo. b) Br c) ₂. H d) ₂S. 3. cloro. a) cromo. b) K c) ₂Cr₂O₇. HC d) . 4. fósforo. a) nitrogênio. b) HNO c) ₃. P d) ₄. 5. ferro(Fe a) 2–_). manganês. b) MnO c) ₄-_. Fe d) 2–_. 3, 4, 3, 2, 1. 6. 4, 10, 4, 1, 3. 7. 1, 7, 6, 4, 1, 3, 7. 8.

6

EM_V_QUI_014 1, 14, 6, 2, 3, 7. 9. 8, 5, 3, 2, 8, 3. 10. 1, 4, 3, 1, 1, 6, 7. 1. 1, 5, 6. 2. 1, 2, 8, 5. 3. 2, 2, 2. 4. 5, 2, 3, 2, 1, 5, 3. 5. 4, 10, 4, 1, 3. 6. 3, 8, 5, 2, 8, 3. 7. 16, 2, 2, 2, 8, 5. 8. 2, 10, 8, 1, 2, 8, 5. 9. 3, 6, 1, 5, 3. 10. 3, 28, 4, 9, 6, 28. 11.

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