Questão 8 (2º semestre · 2º dia · Grupo 2) da 2ª etapa da UFG 2011

Question

Em um experimento chamado “coração de mercúrio”, uma gota de mercúrio (Hg) é colocada em uma solução aquosa contendo ácido sulfúrico e dicromato de potássio que produz íons cromato. Imediatamente, uma película de sulfato de mercúrio é formada na superfície do metal, alterando sua tensão superficial e deformando a gota. Quando uma agulha de ferro toca nessa gota, ocorre a redução do mercúrio, reestabelecendo a tensão superficial, afastando a gota da agulha de ferro e reiniciando todo o ciclo. As equações das reações citadas estão apresentadas a seguir:

I) \ce{2 CrO4^{2-}_{(aq)} + Hg_{(l)} + 16 H+_{(aq)} + SO4^{2-}_{(aq)} -> 2 Cr^{3+}_{(aq)} + HgSO4_{(s)} + 8 H2O_{(l)}}

II) \ce{Fe_{(s)} + HgSO4_{(s)} -> Fe^{2+}_{(aq)} + SO4^{2-}_{(aq)} + Hg_{(l)}}

Considerando o exposto,

a) escreva as semirreações e identifique os agentes oxidante e redutor com seus respectivos estados de oxidação em cada uma das reações. (3,0 pontos)

b) quais reagentes são consumidos no processo? (2,0 pontos)

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 8 (2º semestre · 2º dia · Grupo 2) da 2ª etapa da UFG 2011

2º semestre · 2º dia · Química: Reações de oxirredução e balanceamento redox

Em um experimento chamado “coração de mercúrio”, uma gota de mercúrio (Hg) é colocada em uma solução aquosa contendo ácido sulfúrico e dicromato de potássio que produz íons cromato. Imediatamente, uma película de sulfato de mercúrio é formada na superfície do metal, alterando sua tensão superficial e deformando a gota. Quando uma agulha de ferro toca nessa gota, ocorre a redução do mercúrio, reestabelecendo a tensão superficial, afastando a gota da agulha de ferro e reiniciando todo o ciclo. As equações das reações citadas estão apresentadas a seguir:

I) \ce{2 CrO4^{2-}_{(aq)} + Hg_{(l)} + 16 H+_{(aq)} + SO4^{2-}_{(aq)} -> 2 Cr^{3+}_{(aq)} + HgSO4_{(s)} + 8 H2O_{(l)}}

II) \ce{Fe_{(s)} + HgSO4_{(s)} -> Fe^{2+}_{(aq)} + SO4^{2-}_{(aq)} + Hg_{(l)}}

Considerando o exposto,

a) escreva as semirreações e identifique os agentes oxidante e redutor com seus respectivos estados de oxidação em cada uma das reações. (3,0 pontos)

b) quais reagentes são consumidos no processo? (2,0 pontos)

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Resolução comentada

a) Primeiro identificamos quem muda de número de oxidação (Nox).

Reação I

Oxidação: \ce{Hg -> Hg^{2+} + 2 e-}. O Hg vai de 0 a +2, então o Hg^0 é o agente redutor.
Redução: \ce{CrO4^{2-} + 8 H+ + 3 e- -> Cr^{3+} + 4 H2O}. O Cr vai de +6 a +3, então o \ce{CrO4^{2-}} (Cr^{+6}) é o agente oxidante. O \ce{Hg^{2+}} formado se combina com o \ce{SO4^{2-}} e dá o \ce{HgSO4}.

Observação: a equação I, como foi dada, não está balanceada em cargas (à esquerda +10, à direita +6). Para igualar os elétrons (3 \times 2 = 2 \times 3 = 6\ \text{e}^-), o balanceamento correto é \ce{2 CrO4^{2-} + 3 Hg + 16 H+ + 3 SO4^{2-} -> 2 Cr^{3+} + 3 HgSO4 + 8 H2O}. Isso não altera a identificação das espécies.

Reação II

Oxidação: \ce{Fe -> Fe^{2+} + 2 e-}. O Fe vai de 0 a +2, então o Fe^0 é o agente redutor.
Redução: \ce{Hg^{2+} + 2 e- -> Hg}. O Hg vai de +2 a 0, então o \ce{HgSO4} (Hg^{+2}) é o agente oxidante.

Resumo: em I, redutor Hg (0) e oxidante \ce{CrO4^{2-}} (Cr +6). Em II, redutor Fe (0) e oxidante \ce{HgSO4} (Hg +2).

b) O mercúrio e o sulfato funcionam como intermediários do ciclo. O \ce{HgSO4} é formado em I e consumido em II. O Hg é consumido em I e regenerado em II. O \ce{SO4^{2-}} também é consumido em I e liberado em II.

Somando I (balanceada) com 3\times II e cancelando o que aparece dos dois lados, temos a equação global:

\ce{2 CrO4^{2-} + 16 H+ + 3 Fe -> 2 Cr^{3+} + 8 H2O + 3 Fe^{2+}}

Portanto, os reagentes consumidos são o ferro (agulha), o íon cromato e o íon \ce{H+} (do ácido sulfúrico). Fe, \ce{CrO4^{2-}} e \ce{H+}.

Assunto: Reações de oxirredução e balanceamento redox.

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Questão 8 no caderno Grupo 2 da 2ª etapa da UFG 2011

Fonte: UFG 2ª etapa 2011 · 2º semestre · 2º dia · Grupo 2. Prova oficial ↗