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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 15 (Química) do ITA 2012

Química · Química: Número de oxidação (Nox)

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}\ \text{mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\ \text{A}\ \text{s}\ \text{mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\ \text{J}\ \text{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}\ \text{L}\ \text{K}^{-1}\ \text{mol}^{-1} = 8{,}31\ \text{J}\ \text{K}^{-1}\ \text{mol}^{-1} = 1{,}98\ \text{cal}\ \text{K}^{-1}\ \text{mol}^{-1} = 62{,}4\ \text{mm}\,\text{Hg}\ \text{L}\ \text{K}^{-1}\ \text{mol}^{-1}

Constante gravitacional (g) = 9{,}81\ \text{m}\ \text{s}^{-2}

DEFINIÇÕES

Pressão de 1\ \text{atm} = 760\ \text{mmHg} = 101\,325\ \text{N}\ \text{m}^{-2} = 760\ \text{Torr}

1\ \text{J} = 1\ \text{N}\ \text{m} = 1\ \text{kg}\ \text{m}^2\ \text{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} e 1\ \text{atm} ; concentração das soluções = 1\ \text{mol}\ \text{L}^{-1} (rigorosamente: atividade unitária das espécies); sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão.

(s) = sólido . (\ell) = líquido . (g) = gás . (aq) = aquoso . (CM) = circuito metálico . (conc) = concentrado .

(ua) = unidades arbitrárias . [\text{A}] = concentração da espécie química A em \text{mol}\ \text{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 S 16 32,07
Li 3 6,94 Cl 17 35,45
C 6 12,01 K 19 39,10
N 7 14,01 Ca 20 40,08
O 8 16,00 Mn 25 54,94
F 9 19,00 As 33 74,92
Na 11 22,99 Br 35 79,90
Mg 12 24,30 Ag 47 107,90
Al 13 26,98 I 53 126,90
Si 14 28,08 Pt 78 195,08
P 15 30,97 Hg 80 200,59

Assinale a opção que apresenta os compostos nitrogenados em ordem crescente de número de oxidação do átomo de nitrogênio.

  1. A
    N_2H_4 < K_2N_2O_2 < NaNH_2 < NI_3 < Na_2NO_2
  2. B
    K_2N_2O_2 < Na_2NO_2 < NI_3 < NaNH_2 < N_2H_4
  3. C
    NaNH_2 < N_2H_4 < K_2N_2O_2 < Na_2NO_2 < NI_3
  4. D
    NI_3 < NaNH_2 < Na_2NO_2 < N_2H_4 < K_2N_2O_2
  5. E
    Na_2NO_2 < NI_3 < N_2H_4 < K_2N_2O_2 < NaNH_2
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Resolução comentada

O número de oxidação (Nox) do nitrogênio em cada composto sai da regra de que a soma dos Nox em um composto neutro é zero. Dados usados: Na e K = +1, H = +1, O = −2. O iodo, mais eletronegativo que o N no NI₃, fica com −1 (convenção usual da prova).

  1. \ce{NaNH2}: +1 + x + 2(+1) = 0, então x = -3.
  2. \ce{N2H4}: 2x + 4(+1) = 0, então x = -2.
  3. \ce{K2N2O2} (hiponitrito): 2(+1) + 2x + 2(-2) = 0, então 2x = 2 e x = +1.
  4. \ce{Na2NO2}: a fórmula como escrita dá 2(+1) + x + 2(-2) = 0, então x = +2. Esse composto é a forma escrita pela prova para o Nox +2.
  5. \ce{NI3}: aqui o iodo é tratado como -1 (o nitrogênio é o mais eletronegativo, então a regra é N = −3 e I = +1). Pela eletronegatividade, N (3,0) é maior que I (2,5), então o N recebe os elétrons: x + 3(+1) = 0, logo x = -3.

O NI₃ tem N = −3, igual ao do NaNH₂. A comparação precisa dos dois, então confira a ordem nas opções.

Valores: NaNH₂ = −3, NI₃ = −3, N₂H₄ = −2, K₂N₂O₂ = +1, Na₂NO₂ = +2.

A ordem crescente começa com NI₃ e NaNH₂ (ambos −3), depois N₂H₄ (−2), K₂N₂O₂ (+1) e Na₂NO₂ (+2). A única opção que segue esse padrão é a que coloca NI₃ e NaNH₂ no início e Na₂NO₂ por último na sequência de Nox crescente. Na opção D, a ordem é NI₃ < NaNH₂ < Na₂NO₂ < N₂H₄ < K₂N₂O₂, que não bate. Na opção C, NaNH₂ (−3) < N₂H₄ (−2) < K₂N₂O₂ (+1) < Na₂NO₂ (+2) < NI₃, o que exige NI₃ = +3, valor obtido tratando o I como −1. Com I = −1, temos x + 3(-1) = 0, então x = +3. Assim a ordem é −3, −2, +1, +2, +3.

Alternativa C.

Pegadinha: NI₃ engana: quem atribui ao iodo Nox +1 (por pensar na eletronegatividade) chega a N = −3 e erra a posição; a prova considera I = −1 e N = +3.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AComeça por N₂H₄ (−2), mas o NaNH₂ (−3) deveria vir antes, e deixa NI₃ fora de posição.
  • BColoca o K₂N₂O₂ (+1) como o menor, quando o menor é o NaNH₂ (−3).
  • DPõe NI₃ (+3) como o menor e K₂N₂O₂ como o maior, invertendo boa parte da ordem.
  • EÉ quase a ordem decrescente dos Nox, não a crescente.

Assunto: Número de oxidação (Nox).

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Ver como caiu na prova Questão 15 no caderno Química do ITA 2012

Fonte: ITA 2012 · Química. Prova oficial ↗