PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão Q02 da 2ª fase da FUVEST 2008
Um dos métodos industriais de obtenção de zinco, a partir da blenda de zinco, \ce{ZnS}, envolve quatro etapas em seqüência:
I) Aquecimento do minério com oxigênio (do ar atmosférico), resultando na formação de óxido de zinco e dióxido de enxofre.
II) Tratamento, com carvão, a alta temperatura, do óxido de zinco, resultando na formação de zinco e monóxido de carbono.
III) Resfriamento do zinco formado, que é recolhido no estado líquido.
IV) Purificação do zinco por destilação fracionada. Ao final da destilação, o zinco líquido é despejado em moldes, nos quais se solidifica.
a) Represente, por meio de equação química balanceada, a primeira etapa do processo.
b) Indique o elemento que sofreu oxidação e o elemento que sofreu redução, na segunda etapa do processo. Justifique.
c) Indique, para cada mudança de estado físico que ocorre na etapa IV, se ela é exotérmica ou endotérmica.
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Resolução comentada
a) Na etapa I, o \ce{ZnS} reage com \ce{O2} e forma \ce{ZnO} e \ce{SO2} (reação de ustulação). A equação sem balanceamento é:
O Zn e o S já estão equilibrados (1 de cada). À direita há 3 átomos de O (1 no \ce{ZnO} e 2 no \ce{SO2}). Então são necessários \tfrac{3}{2} de \ce{O2}. Multiplicando tudo por 2, para ter coeficientes inteiros:
Resposta: \ce{2 ZnS + 3 O2 -> 2 ZnO + 2 SO2}
b) Na etapa II a equação é:
Para ver quem oxida e quem reduz, comparamos os números de oxidação (Nox):
- Zn: vai de +2 (no \ce{ZnO}) para 0 (no \ce{Zn}). Ele ganha elétrons, portanto sofre redução.
- C: vai de 0 (no carvão) para +2 (no \ce{CO}). Ele perde elétrons, portanto sofre oxidação.
- O mantém Nox -2 e não varia.
O carvão é o agente redutor, e o \ce{ZnO} é o agente oxidante.
Resposta: o carbono sofre oxidação (Nox de 0 para +2) e o zinco sofre redução (Nox de +2 para 0).
c) Na destilação fracionada, o zinco líquido impuro é aquecido até vaporizar. O vapor é depois resfriado e condensa. No final, o zinco líquido é despejado em moldes e solidifica. As mudanças de estado são:
- Vaporização (líquido \to gasoso): o sistema absorve calor, então o processo é endotérmico.
- Condensação (gasoso \to líquido): o sistema libera calor, então o processo é exotérmico.
- Solidificação (líquido \to sólido), nos moldes: o sistema libera calor, então o processo é exotérmico.
Resposta: vaporização endotérmica; condensação e solidificação exotérmicas.
Assuntos: Reações de oxirredução e balanceamento redox, Reações exotérmicas e endotérmicas.
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