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Questão 4 (Química) da 2ª fase do ITA 2019

Química · Química: Reações de oxirredução e balanceamento redox

Uma solução aquosa de água oxigenada a 3% (v/v) foi adicionada a soluções aquosas ácidas em dois experimentos diferentes. Foram observados:

I. No primeiro experimento: a adição a uma solução aquosa ácida de permanganato de potássio resultou na perda da coloração da solução, tornando-a incolor.

II. No segundo experimento: a adição a uma solução aquosa ácida de iodeto de potássio inicialmente incolor resultou em uma solução de coloração castanha.

Com base nas observações experimentais, escreva as reações químicas balanceadas para cada experimento e indique os agentes oxidantes e redutores em cada caso, quando houver.

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Resolução comentada

Água oxigenada é anfótera em oxirredução: o oxigênio está com Nox -1, e pode subir para 0 (H_2O_2 age como redutor) ou descer para -2 (H_2O_2 age como oxidante). Quem decide é a espécie com que ela reage.

Experimento I (KMnO_4 em meio ácido). A cor violeta do \ce{MnO4-} some porque o Mn passa de +7 para \ce{Mn^{2+}} (+2), que é praticamente incolor em solução diluída. O permanganato ganha 5\ e^- e, portanto, é o oxidante. O H_2O_2 é oxidado a \ce{O2} e perde 2\ e^- por molécula, logo é o redutor.

Semirreações:

  1. \ce{MnO4- + 8H+ + 5e- -> Mn^{2+} + 4H2O} (multiplicar por 2)
  2. \ce{H2O2 -> O2 + 2H+ + 2e-} (multiplicar por 5)

Somando:

\ce{2MnO4- + 5H2O2 + 6H+ -> 2Mn^{2+} + 5O2 + 8H2O}

Na forma molecular, com ácido sulfúrico:

\ce{2KMnO4 + 5H2O2 + 3H2SO4 -> 2MnSO4 + K2SO4 + 5O2 + 8H2O}

Oxidante: \ce{KMnO4} (\ce{MnO4-}). Redutor: \ce{H2O2}.

Experimento II (KI em meio ácido). A cor castanha indica formação de \ce{I2}, que em excesso de iodeto forma \ce{I3-}. O iodeto passa de -1 para 0, então é o redutor. O H_2O_2 passa de -1 para -2 (vira água), então é o oxidante.

Semirreações:

  1. \ce{2I- -> I2 + 2e-}
  2. \ce{H2O2 + 2H+ + 2e- -> 2H2O}

Somando:

\ce{H2O2 + 2I- + 2H+ -> I2 + 2H2O}

Na forma molecular, com ácido sulfúrico:

\ce{H2O2 + 2KI + H2SO4 -> I2 + K2SO4 + 2H2O}

Oxidante: \ce{H2O2}. Redutor: \ce{KI} (\ce{I-}).

Resposta: no experimento I, \ce{2MnO4- + 5H2O2 + 6H+ -> 2Mn^{2+} + 5O2 + 8H2O}, com \ce{MnO4-} oxidante e \ce{H2O2} redutor. No experimento II, \ce{H2O2 + 2I- + 2H+ -> I2 + 2H2O}, com \ce{H2O2} oxidante e \ce{I-} redutor.

Assunto: Reações de oxirredução e balanceamento redox.

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Ver como caiu na prova Questão 4 no caderno Química da 2ª fase do ITA 2019

Fonte: ITA 2ª fase 2019 · Química. Prova oficial ↗