Gabarito - Lista 6

Centro Universitário Anchieta
Química Inorgânica II - Prof. Vanderlei I. Paula
Lista de Exercícios 6 – turma 2015
Gabarito: 6a lista de exercícios // Grupo Metais de Transição – Família B
1) Escreva uma equação química para a reação que ocorre quando PbS é ustulado ao ar.
Por que uma fábrica de ácido sulfúrico pode ser localizada próxima a uma fábrica que
ustula minérios de sulfetos?
Resposta:
2 PbS + 3O2  2PbO + 2SO2
O dióxido de enxofre formado pelo processo de ustulação pode ser aproveitado para
geração de ácido sulfúrico (H2SO4) atráves das reações:
SO2 + ½ O2  SO3
SO3 + H2O  H2SO4
2) Escreva as equações químicas balanceadas para cada uma das seguintes descrições
verbais: (a) o oxitricloreto de vanádio(VOCl3) é formado pela reação do cloreto de
vanádio(III) com oxigênio. (b) O óxido de nióbio(V) é reduzido a metal com gás
hidrogênio. (c) O íon ferro(III) em solução aquposa é reduzido ao íon ferro(II) na presença
de pó de zinco. (d) O cloreto de nióbio(V) reage com água para produzir cristais de ácido
nióbico(HNbO3)
Resposta:
a) 2 VCl3 + O2  2 VOCl3
Cloreto de vanádio(III) reage com o oxigênio para produzir óxido de tricloreto de
vanádio. Esta reação ocorre a temperatura de 300-400°C. Impurezas: óxido de
vanádio(V), V2O5.
b) 4 Nb + 5 O2  2 Nb2O5
Nióbio reage com o oxigênio para produzir óxido de nióbio (V). Esta reação ocorre a
temperatura superior a 500 °C.
c) 2 Fe+3 + 3 Zn  2 Fe+2 + 3 Zn+2
ou 2 FeCl3 + 3 Zn  2 Fe + 3 ZnCl2
Cloreto de ferro(III) reage com zinco para produzir ferro metálico e cloreto de zinco. Esta
reação ocorre a temperatura de 300-400 °C.
d) NbCl5 + H2O  HNbO3 + 2 HCl
O cloreto de nióbio(V) reage com água para produzir o ácido nióbico e cloreto de
hidrogênio.
3) Por que o cromo exibe vários estados de oxidação em seus compostos, enquanto o
alumínio exibe apenas o estado de oxidação +3?
Resposta:
O cromo possui 24 elétrons, logo sua distribuição eletrêonica da camada de valência é
[Ar] 3d5 4s1. A presença de sub-nível de energia d, favorece diversos estados de oxidação,
de acordo com as estabilidades relativas de semi-preenchimento e de emparelhamento
de spin. Já o aluminio possui 13 elétrons com configuração eletrônica da camada de
valência em [Ne] 3s2 3p1. Os sub-niveis presentes são o s e p, logo a energia para perder
os três elétrons são próximas e geram a estabilidade conforme a regra do octeto.
4) Qual é o papel de cada um dos materiais no processo químico que ocorre em altoforno: (a) ar; (b) calcário; (c) coque; (d) água? Escreva as equações químicas balanceadas
para ilustrar suas respostas.
Resposta:
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Lista de Exercícios 6 – turma 2015
No processo de pelotização os aditivos geralmente usados são: fundentes (calcário,
dolomita), aglomerantes (bentonita, cal hidratada) e combustível sólido (antracito e
coque). Pelotas são aglomerados de forma esférica formados pela pelotização de
minérios finos com o auxílio de aditivos seguido por um endurecimento a frio ou a
quente.
O coque é o produto sólido da destilação de uma mistura de carvões realizada a em torno
de 1100ºC, é um aglomerado de carvão. É o principal combustível usado no alto forno.
O ferro é encontrado em numerosos minerais, destacando-se a hematita (Fe2O3), a
magnetita (Fe3O4), a limonita (FeO(OH)), a siderita (FeCO3), a pirita (FeS2) e a ilmenita
(FeTiO3).
A redução dos óxidos para a obtenção do ferro é efetuada em alto forno. Nele são
adicionados os minerais de ferro, em presença de coque, e carbonato de cálcio, CaCO3 ,
que atua como escorificante.
5) De acordo com a teoria de banda, como os isolantes diferem dos condutores? Como
os semicondutores diferem dos condutores?
Resposta:
Nos materiais semicondutores à temperatura de zero Kelvin (zero absoluto), todos
elétrons encontram-se na banda de valência. Neste estado o semicondutor tem
características de um isolante, i.e., não conduz eletricidade. A medida que sua
temperatura aumenta, os elétrons absorvem energia passando para a banda de
condução. Esta "quantidade" de energia necessária para que o elétron efetue essa
transição é chamada de gap de energia (em inglês band gap), ou banda proibida. À
medida que a temperatura do semicondutor aumenta, o número de elétrons que passam
para a banda de condução também aumenta, passando o semicondutor a conduzir mais
eletricidade, caso seja exposto a uma diferença de potencial. O GAP (salto de energia)
entre os orbitais HOMO e LUMO é alto nos isolantes em relação aos condutores que
possuem pequena diferença. Entenda verificando as diferenaças na figura abaixo:
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6) Se um alto-forno usa Fe2O3 para produzir 9,0 x 103 toneladas de Fe a cada dia, qual é
a quantidade mínima de carbono necessário no forno, supondo que o agente redutor
real seja na realidade monóxido de carbono?
Resposta: Levando em consideração que a reação seja eficaz com rendimento 100%,
temos: Fe2O3 + 3 CO  2 Fe + 3 CO2
160g
84g
112g
X
Y
9.103 t
X = 12,8.103 t Fe2O3
Y= 6,75.103 t CO
7) A configuração eletrônica de valência do Sc é d1s2, do Ti é d2s2, do V é d3s2 e do Cr é
d5s1. De acordo com a sequência esper-se-ia que o Cr tivesse configuração d4s2, mas isso
não acontece. O que justifica esse acontecimento?
Resposta:
O sub-nível d possui estabilidade de semi-preenchimento do orbital.
Elementos cuja configuração eletrônica termina em s2d4 alteram sua configuração para
s1d5 e elementos cuja configuração eletrônica termina em s2d9 alteram sua configuração
eletrônica para s1d10.
Resumidamente, isso ocorre pela busca de estabilidade, pois, na configuração s2d4, você
tem o subnível s totalmente preenchido, mas o subnível d com 4 elétrons
desemparelhados (em elevado grau de instabilidade), logo um elétron é cedido do
subnível s para o subnível d, permanecendo os dois em semi-preenchimento (com grau
de estabilidade maior do que na situação anterior. O mesmo se aplica a configuração
s2d9, que abandona o preenchimento total do subnível s para o preenchimento total do
subnível d, permanecendo o s em semi-preenchimento (grau de estabilidade maior).
A explicação mais complexa e aprofundada para esse fenômeno está no efeito de
blindagem. À medida em que são adicionados elétrons na camada mais energética do
elemento, ou seja, no subnível d, este, por ser mais interno, exerce efeito de blindagem
sobre o subnível s (que sempre estará com um nível acima - Ex.: Ag 5s¹ 4d¹0). O subnível
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s da camada mais externa, sofrendo o efeito da blindagem, perde atração com o núcleo,
ficando mais distante deste e aumentando sua energia, aproximando sua energia da
energia do subnível d da camada inferior. Quanto mais próxima for essa energia, a
distribuição dos elétrons nos orbitais 5s 4d não vai ser feita mais separadamente, você
irá tratá-los como uma única sequência de orbitais.
8) Quais metais são os compontentes prímarios do (a) Latão; (b) Bronze.
Resposta:
Latão: Cu + Zn
Bronze: Cu + Sn
9) Escreva a estrutura química dos complexos (a) tetracloroplatinato(III) de potássio;
(b)hexacianocromato(III) de potássio.
Resposta:
a) [PtCl4]K
b) [Cr(CN)6]K3
10) A vitamina B12 é um complexo de cobalto no qual o ligante ciano e um ligante
orgânico volumoso pentadentado são coordenados ao átomo de cobalto. A sua fórmula
é. Se a dose diária de vitamina B12 recomendada é de 5 microgramas, quantos átomos
de cobalto combinados na vitamina B12 devem ser ingeridos?
Resposta:
A vitamina B12 é a cianocobalamina, veja a figura abaixo.
A MM é 1355, 3 g/mol
A cada 1355, 5 g B12 = 58,9 g Co
5 ug
X
X = 0,21 ug de Co.
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