AULA I OXIDORREDUÇÃO

MATERIAL VIRTUAL PARA SEMANA DE RECESSO – __Trimestre
OUTUBRO 10/10 à 14/10
QUÍMICA I / ENEM
Professor:
Aluno(a):
Data: ____/____/2011
Série: 3° COL
AULA I
OXIDORREDUÇÃO
Conceito
As transformações químicas podem ser divididas em dois grandes grupos:
- reações nas quais os elementos participantes não têm alterados seus números de oxidação; são reações sem
oxirredução.
- reações nas quais um ou mais elementos têm alterados seus números de oxidação; são reações com oxirredução.
Exemplo:
Na primeira reação, o número de oxidação do Zn é alterado de zero (Zn) para +2 (Zn(OH)2), e o átomo de mercúrio
passa de +2 (HgO) para zero (Hg). Na segunda reação, todos os elementos conservam seus números de oxidação.
Oxidantes e Redutores
Oxidação é o aumento do número de oxidação, e redução é a diminuição do número de oxidação. Vejamos uma
reação bem simples, que ocorre em meio aquoso:
É uma reação de oxirredução, pois os elementos tiveram seus números de oxidação alterados. O Zn, ao passar para
Zn2+, perdeu dois elétrons, sofrendo oxidação:
Zn – 2e- → Zn2+
O Cu2+, ao passar para Cu, ganhou dois elétrons, sofrendo redução:
Cu2+ + 2e- → Cu
Os fenômenos de oxidação e redução são concomitantes: se existe substâncias que ganham elétrons, deve haver
substâncias que perdem elétrons; as primeiras provocam oxidação, e as outras, redução.
Dá-se o nome de oxidante ao elemento ou à substância que provoca oxidação, e de redutor, ao elemento ou
substância que provoca redução.
Resumindo:
O oxidante ganha elétrons e se reduz, e o redutor perde elétrons e se oxida. A oxidação, portanto, corresponde à
perda de elétrons, e a redução, ao ganho de elétrons.
Essas conclusões são válidas quando estão envolvidos apenas íons simples. É o caso do nosso exemplo. Na maior
parte das vezes, a modificação do número de oxidação não se deve a uma transferência de elétrons, mas sim a uma
modificação na estrutura das substâncias. Veja, por exemplo, o caso da reação:
Cada manganês, ao ter alterado seu número de oxidação +7 para +2, abandona a estrutura MnO4-, passando a Mn2+.
Cada carbono, ao passar de +3 para +4, deixa a estrutura C2O42-, passando à estrutura CO2.
Nesse caso, apesar de a variação do número de oxidação ocorrer como conseqüência de modificações estruturais, é
prático considerar que houve “ganho” e “perda” de elétrons. O manganês, ao passar de +7 para +2, comportou-se
como se tivesse “ganho” cinco elétrons, fato altamente improvável, já que a transferência de mais de três elétrons é
muito difícil. O carbono, por sua vez, ao passar de +3 para +4, comportou-se como se tivesse “perdido” um elétron.
Ao adotar a transferência de elétrons, admitindo “ganho” ou “perda”, estamos fazendo uma simplificação útil e
prática.
EXERCÍCIOS PROPOSTOS
01) (UFMG) Entre as reações indicadas, a única que envolve transferência de elétrons é:
a) AgNO3 (aq) + NaCl(aq) --> AgCl(s) + NaNO3(aq)
b) CaCO3(s) --> CaO(s) + CO2(g)
c) CaO(s) + H2O(l) --> Ca(OH)2(aq)
d) H2O2(l) --> 2H2O(l) + O2(g)
e) Pb2+(aq) +2Cl - --> PbCl2(s)
02) (UFJF) Na obtenção industrial do ácido nítrico é utilizado o processo de Ostwald, no qual a última
etapa envolve a reação:
3 NO2(g) + H2O(l) --> 2HNO3(aq.) + NO(g)
Assinale a alternativa incorreta:
a) esta é uma reação de oxi-redução;
b) nesta reação, a água é agente oxidante;
c) o NO2 é um óxido ácido;
d) o ácido nítrico é um monoácido;
e) o NO é um óxido neutro.
03) (PUC-MG/JUNHO) Um dos métodos empregados para remover a cor escura da superfície de
objetos de prata consiste em envolvê-los em folha de alumínio e mergulhar o sistema am água
fervente com sabão de coco (meio básico). A equação que representa a reação é:
Al(s) + Ag2S(s)
Al+3(aq) + S-2(aq) + Agº(s)
Em relação à transformação ocorrida, assinale a afirmativa INCORRETA:
a) O alumínio sofre oxidação e, portanto, é o agente redutor.
b) O composto Ag2S é o agente oxidante, pois contém o elemento prata (Ag) que provoca a oxidação.
c) A soma dos coeficientes mínimos e inteiros das espécies químicas, após o balanceamento da
equação, é igual a 16.
d) O número de oxidação do Al varia de 0 para +3 no processo.
e) A prata doa elétrons, e seu número de oxidação passa de +1 para 0.
04) (FUNREI) Com relação à reação Zn + HgSO4 --> ZnSO4 + Hg, qual é a afirmativa INCORRETA?
a) A reação é do tipo oxirredução.
b) O zinco foi o agente redutor.
c) O número de oxidação do enxofre não variou.
d) O mercúrio se oxidou pela ação do zinco.
05) (FADI-UBÁ) Introduzindo uma chapinha de cobre no ácido nítrico concentrado, ocorre uma reação
química evidenciada pela liberação de um gás castanho e pela oxidação do Cu (cobre). Todas
afirmativas baseadas ao texto são verdadeiras, EXCETO:
a) a coloração azul da solução evidencia os íons cobre.
b) ocorreu no frasco uma reação de decomposição do cobre.
c) a chapa de cobre diminui de tamanho.
d) ocorreu no frasco uma reação de oxi-redução.
06) (FADI-UBÁ) As roupas coloridas podem ser desbotadas quando usamos uma solução aquosa de
NaClO (hipoclorito de sódio) conhecido comercialmente como água sanitária. A análise de alguns íons
clorados mostrou para o cloro uma variação do estado de oxidação. Tais fatos nos permitem concluir
que:
a) o cloro sofreu uma oxidação.
b) o cloro sofreu uma redução.
c) ocorreu uma reação de neutralização ácido-base.
d) ocorreu uma reação de oxi-redução.
07) (UFV) Considere as seguintes equações:
I - HCl + NaOH --> NaCl + H2O.
II - H2 + 1/2 O2 --> H2O.
III - SO3 + H2O --> H2SO4.
Ocorre oxirredução apenas em:
a) I.
d) I e III.
b) II.
e) II e III.
c) III.
08) (UFV-96) O permanganato de potássio (KmnO4) pode ser obtido a partir do minério conhecido
como pirolusita (MnO2). As reações envolvidas no processo são:
2MnO2 + 4KOH + O2 --> 2K2MnO4 + 2H2O
2K2MnO4 + Cl2 --> 2KmnO4 + 2KCl
Assinale a afirmativa CORRETA:
a) MnO2 e Cl2 atuam como agentes redutores.
b) KOH e K2MnO4 atuam como agentes redutores.
c) K2MnO4 e O2 atuam como agentes oxidantes.
d) KOH e O2 atuam como agentes oxidantes.
e) O2 e Cl2 atuam como agentes oxidante
AULA II
ELETROQUÍMICA – PILHAS
Pilha elétrica, célula galvânica, pilha galvânica ou ainda pilha voltaica é um dispositivo que utiliza reações de óxidoredução para converter energia química em energia elétrica. A reação química utilizada será sempre espontânea.
Neste dispositivo, têm-se dois eletrodos que são constituídos geralmente de metais diferentes, que fornecem a
superfície na qual ocorrem as reações de oxidação e redução. Estes eletrodos são postos em dois compartimentos
separados, imersos por sua vez em um meio contendo íons em concentrações conhecidas e separados por uma
placa ou membrana porosa, podendo ser composta por argila não-vitrificada, porcelana ou outros materiais. As duas
metades desta célula eletroquímica são chamadas de compartimentos e têm por finalidade separar os dois
reagentes participantes da reação de óxido-redução, do contrário, os elétrons seriam transferidos diretamente do
agente redutor para o agente oxidante. Finalmente, os dois eletrodos são conectados por um circuito elétrico,
localizado fora da célula, denominado circuito externo, garantindo o fluxo de elétrons entre os eletrodos.
As pilhas não devem ser confundidas com as baterias. Enquanto a primeira apenas converte energia química a
elétrica, a segunda faz a interconversão entre energia química e elétrica.
É importante saber que na pilha, os elétrons fluem do ânodo para o cátodo, sendo que o sentido da corrente
elétrica, frequentemente utilizado na Física, se dá do cátodo para o ânodo.
Funcionamento de uma pilha
Suponhamos, por exemplo, que separemos fisicamente a barra de zinco de uma solução de sulfato de cobre. O zinco
é imerso numa solução de sulfato de cobre, assim como uma barra de cobre. As duas barras encontram-se
interligadas eletricamente mediante um fio. Este dispositivo forma uma pilha.
As barras de zinco e de cobre são denominadas eletrodos e fornecem a superfície na qual ocorrem as reações
de oxidação e de redução. Se os eletrodos de zinco e o cobre forem ligados entre si, por meio de um circuito
externo, haverá um escoamento de elétrons através desse circuito, do eletrodo de zinco para o de cobre, em
cuja superfície serão recebidos pelos íons Cu+2. (lembre-se da fila de reatividade!).
E esses íons serão reduzidos e os átomos de cobre se depositarão na superfície do eletrodo de cobre
(eletrodeposição). Nesta célula o eletrodo de zinco é denominado ânodo. O ânodo é um eletrodo no qual
ocorre a oxidação:
Zn(s)
Zn2+ + 2e– (reação anódica)
O eletrodo de cobre, nesta composição, será o cátodo, um eletrodo no qual se realiza a redução.
Cu2+ + 2e–
Cu(s) (reação catódica)
Logo,


Ânodo = local onde ocorre oxidação
Cátodo = local onde ocorre redução
À medida que se vai realizando a reação da célula, os íons de zinco migram afastando-se do ânodo de zinco,
em direção do eletrodo de cobre, à semelhança do que ocorre com os íons de cobre. A pilha pode conter uma
parede permeável ou uma ponte salina (com cloreto de potássio, os íons Cl– migram em direção ao ânodo e
os íons K+ migram em direção ao cátodo) que fazem o contato entre as duas células. As reações de eletrodo
e a reação da célula são:



Ânodo : Zn (s)
Zn2+ + 2 e–
–
2+
Cátodo : 2 e + Cu
Cu(s)
Reação Global da Célula: Zn(s) + Cu2+
Zn2+ + Cu(s)
Observações
O metal mais nobre sofre sempre redução.




Ânodo = Nele ocorre a oxidação = pólo negativo da pilha
Cátodo = Nele ocorre a redução = pólo positivo da pilha
A substância que sofre redução, denomina-se agente oxidante
A substância que sofre oxidação, denomina-se agente redutor
Lembrando também, que:



O Ânodo corrói ( sai da lâmina e vai para a solução )
O Cátodo se deposita ( sai da solução e vai para a lâmina )
Uma "pilha recarregável" (nome impróprio) é na verdade uma Bateria
EXERCÍCIOS PROPOSTOS
01. (PUC) Na pilha eletro-química sempre ocorre:
a) oxidação do cátodo.
b) movimento de elétrons no interior da solução eletrolítica.
c) reação com diminuição de calor.
d) passagem de elétrons, no circuito externo, do ânodo para o cátodo.
e) reação de neutralização.
02. (MACK) Em uma pilha com eletrodos de zinco e de cobre, com circuito fechado, ocorre:
a) o potencial do eletrodo de zinco diminui e o do cobre aumenta;
b) o potencial do dois eletrodos diminui;
c) o potencial do eletrodo de zinco aumenta e o do cobre diminui;
d) o potencial dos dois eletrodos aumenta;
e) o potencial dos dois eletrodos não se altera.
03. (USP) Considere as seguintes semi-reações e os respectivos potenciais normais de redução (E0):
Ni+3 + 3e- == Ni0
E0 = -0,25 V
+3
0
Au + 3e- == Au
E0 = 1,50 V
O potencial da pilha formada pela junção dessas duas semi-reações será:
a) +1,25 V
b) –1,25 V
c) +1,75 V
d) –1,75 V
e) +3,75 V
04. (MACK) A reação que ocorre em uma pilha é representada pela seguinte equação: Mn + Cu2+== Mn2+ +
Cu. Sabendo-se que o potencial de óxido-redução do manganês é igual a +1,05 volts e o do cobre é igual a
–0,35 volts, e admitindo-se que a concentração dos íons é unitária, a voltagem da pilha será:
a) 0,70 volts
b) –1,40 volts
c) 1,40 volts
d) –0,70 volts
e) n.d.a.
05. (SANTA CASA) Dentre as espécies químicas representadas abaixo através de semi-reações:
Semi-reações
Na+ + e- == Na
Cu + + e- == Cu
½ Cl2 + e- == Cl-
Potencial padrão de Redução (volt)
- 2,7
+0,5
+1,4
Qual, nas condições padrão, é a mais oxidante?
a) Na
b) Cu
c) Na+
d) Cu+
e) Cl2
06. (FUVEST) Considere os potenciais padrões de redução:
semi-reação (em solução aquosa)
potencial (volt)
Ce4+ + 1e- === Ce3+
+1,61
4+
2+
Sn + 2e- === Sn
+0,15
Qual das reações deve ocorrer espontaneamente?
a) Ce4+ + Sn4+ ==== Ce3+ + Sn2+
b) 2Ce4+ + Sn2+ ==== 2Ce3+ + Sn4+
c) Sn4+ + Ce3+ ==== Ce4+ + Sn2+
d) Ce3+ + Sn2+ ==== Ce4+ + Sn4+
07. (FUVEST) Na reação espontânea do exercício anterior, o oxidante e o redutor são, respectivamente:
a) Ce4+ e Sn+2
b) Ce4+ e Sn4+
c) Ce3+ e Sn2+
d) Sn2+ e Ce4+
e) n.d.a.
08. (PUC) Conhecendo-se as seguintes equações de meia-célula e os respectivos potenciais padrão do
eletrodo (E0):
Sn2+ + 2e- === Sn0
Ag+ + e- === Ag0
E0 = -0,14 volts
E0 = +0,80 volts
Podemos concluir que a pilha eletroquímica que funciona segundo a reação: Sn 0 + 2 Ag+ === Sn2+ + 2 Ag0
Apresentará, nas condições padrões, a seguinte diferença de potencial:
a) 0,54 volts
b) 0,66 volts
c) 0,94 volts
d) 1,46 volts
e) 1,74 volts
09. (MACK) Uma cela eletroquímica é constituída pelas semicelas Cr // Cr+3 e Ag // Ag+ cujos valores
potenciais E0 são:
Cr(s) === Cr+3(aq) + 3eAg (s) === Ag+(aq) + e-
E0 = +0,75 volts
E0 = -0,80 volts
Quando a cela está em funcionamento, á FALSA a afirmação de que:
a) O eletrodo, onde ocorre oxidação é o ânodo da cela.
b) A voltagem da cela é de 1,55 volts.
c) O cromo metálico reage e forma Cr+3.
d) Os íons negativos e positivos se movimentam através da solução, mas em direções opostas.
e) Os elétrons passam através do voltímetro, da prata para o cromo.