Questão 1 (Química) do ITA 2008

Question

Considere a equação química, não balanceada, que representa a reação do sulfeto de cádmio em solução aquosa de ácido nítrico:

\ce{CdS + HNO3 -> Cd(NO3)2 + NO + Y + H2O}

Pode-se afirmar que, na equação química não balanceada, a espécie Y é

A
\ce{Cd(HSO4)2}
B
\ce{CdSO4}
C
\ce{SO3}
D
\ce{SO2}
E
\ce{S}

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 1 (Química) do ITA 2008

Química · Química: Reações de oxirredução e balanceamento redox

Texto-base das questões 01 a 20 · Química

Constante de Avogadro = 6{,}02 \times 10^{23}\text{ mol}^{-1}
Constante de Faraday (F) = 9{,}65 \times 10^4\text{ C mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\text{ A s mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\text{ J V}^{-1}\text{ mol}^{-1}
Volume molar de gás ideal = 22{,}4\text{ L (CNTP)}
Carga elementar = 1{,}602 \times 10^{-19}\text{ C}
Constante dos gases (R) = 8{,}21 \times 10^{-2}\text{ atm L K}^{-1}\text{ mol}^{-1} = 8{,}31\text{ J K}^{-1}\text{ mol}^{-1} = 62{,}4\text{ mmHg L K}^{-1}\text{ mol}^{-1} = 1{,}98\text{ cal K}^{-1}\text{ mol}^{-1}
Constante gravitacional (g) = 9{,}81\text{ m s}^{-2}

DEFINIÇÕES

Pressão = 1\text{ atm} = 760\text{ mmHg} = 101325\text{ Nm}^{\mathbf{-2}} = 760\text{ Torr}
1\text{ N} = 1\text{ kg m s}^{-2}
Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0\ ^\circ\text{C} e 760\text{ mmHg}
Condições ambientes: 25\ ^\circ\text{C} e 1\text{ atm}.
Condições-padrão: 25\ ^\circ\text{C}, 1\text{ atm}, concentração das soluções: 1\text{ mol L}^{-1} (rigorosamente: atividade unitária das espécies), sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão.
(s) ou (c) = sólido cristalino; (l) ou (\ell) = líquido; (g) = gás; (aq) = aquoso; (graf) = grafite; (CM) = circuito metálico; (conc) = concentrado; (ua) = unidades arbitrárias; [A] = concentração da espécie química A em \text{mol L}^{-1}.

MASSAS MOLARES

Elemento Químico	Número Atômico	Massa Molar (\text{g mol}^{-1})	Elemento Químico	Número Atômico	Massa Molar (\text{g mol}^{-1})
H	1	1,01	Cl	17	35,45
Be	4	9,01	K	19	39,10
B	5	10,81	Ca	20	40,08
C	6	12,01	Fe	26	55,85
N	7	14,01	Cu	29	63,55
O	8	16,00	Zn	30	65,39
F	9	19,00	As	33	74,92
Na	11	22,99	Br	35	79,91
Mg	12	24,31	Ag	47	107,87
Al	13	26,98	Cd	48	112,41
P	15	30,97	Sn	50	118,71
S	16	32,06	I	53	126,90
			Pt	78	195,08

Considere a equação química, não balanceada, que representa a reação do sulfeto de cádmio em solução aquosa de ácido nítrico:

\ce{CdS + HNO3 -> Cd(NO3)2 + NO + Y + H2O}

Pode-se afirmar que, na equação química não balanceada, a espécie Y é

A
\ce{Cd(HSO4)2}
B
\ce{CdSO4}
C
\ce{SO3}
D
\ce{SO2}
E
\ce{S}

Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.

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Resolução comentada

Trata-se de uma reação de oxirredução: o \ce{HNO3} é o oxidante e é reduzido a \ce{NO} (o nitrogênio vai de +5 para +2, ganhando 3 elétrons). Então algo precisa ser oxidado, e o único candidato é o enxofre do sulfeto.

No \ce{CdS}, o cádmio tem Nox +2 e o enxofre tem Nox -2. O cádmio acaba em \ce{Cd(NO3)2}, ainda com +2, ou seja, não muda. Logo, o enxofre é quem sofre oxidação e forma Y.

O sulfeto é redutor fraco-moderado, e o \ce{HNO3} diluído em meio aquoso é um oxidante que costuma levar o \text{S}^{2-} a enxofre elementar. Veja a semirreação:

\ce{S^{2-} -> S + 2e-}

A reação balanceada fica:

Oxidação: \text{S}^{2-} perde 2 elétrons (-2 \to 0).
Redução: \text{N} ganha 3 elétrons (+5 \to +2).
Para igualar elétrons, multiplicamos: 3\ \text{S} (6 e⁻) e 2\ \text{N} (6 e⁻).

\ce{3CdS + 8HNO3 -> 3Cd(NO3)2 + 2NO + 3S + 4H2O}

Conferindo: H: 8 = 8; N: 8 = 6 + 2; O: 24 = 18 + 2 + 4; Cd e S: 3 = 3. Está balanceada.

As opções com \ce{SO2}, \ce{SO3} ou sulfato exigiriam oxidação maior do enxofre, e o ácido formado ou o sulfato de cádmio seriam produtos de ácido concentrado e quente. Aqui, o clássico é o enxofre elementar, Y = \ce{S}.

Alternativa E.

Por que as outras alternativas estão erradas

A\ce{Cd(HSO4)2} não se forma; o cádmio já está todo em \ce{Cd(NO3)2} e esse sal ácido não é produto esperado.
B\ce{CdSO4} exigiria oxidar S de -2 a +6 e o cádmio já aparece como nitrato, então não fecha o balanço.
C\ce{SO3} exigiria oxidação do S a +6 e não é produto típico em meio aquoso, onde formaria ácido sulfúrico.
D\ce{SO2} (S a +4) exigiria oxidação muito mais forte, típica de ácido concentrado e quente, não do caso usual.

Assuntos: Reações de oxirredução e balanceamento redox, Leis ponderais e balanceamento, Número de oxidação (Nox).

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Questão 1 no caderno Química do ITA 2008

Fonte: ITA 2008 · Química. Prova oficial ↗