(MULTIVIX/MED-2018) Quando, para facilitar a aprendizagem, se classificam as reações químicas em grupos, um dos grandes grupos é o das reações de oxi-redução. A importância das reações de oxiredução nos seres vivos, e particularmente nos mamíferos, fica evidenciada quando pensamos que uma grande parte do metabolismo diz respeito às transformações que os nutrientes sofrem no organismo e que, globalmente, podemos entender estas transformações como consistindo na oxidação dos nutrientes pelo oxigénio formando-se dióxido de carbono e água.
Analise a reação de óxido-redução inorgânica abaixo representada pelo processo de
“limpeza” de objetos de prata".
Ag2S(s) + Al(s) + NaOH(aq) + H2O(l)→ Ag(s) + H2S(aq) + NaAlO2(aq)
A) Encontre os menores coeficientes inteiros que tornam essa equação balanceada.
B) Calcule a massa de Ag(s) formada a partir de 148,74 g de Ag2S(s) e 16g de soda
cáustica 80% pura. Identifique a substância em excesso e calcule sua massa que não
reagiu.
c) Dê o nome químico de acordo com a IUPAC dos produtos. Somente os que estão em fase aquosa.
Soluções para a tarefa
a)
Para balancear a reação iremos usar o método de balanceamento redox:
Ag₂S(s) + Al(s) + NaOH(aq) + H₂O(l) → Ag(s) + H₂S(aq) + NaAlO₂(aq)
No reagente o nox dos elementos são:
Ag = +1 S = -2 Al(s) = 0 Na = +1 O = -2 H = +1
No produto o nox dos elementos são:
Ag(s) = 0 S = -2 Al = +3 Na = +1 O = -2 H = +1
Veja que os elementos que tiveram variação do nox foram o Ag e o Al.
ΔNox para o Ag = 2 (passou de +1 para 0, porém como são 2 Ag no reagente e no produto apenas 1 Ag⁰ a variação de cada um foi 1, totalizando 2 de variação no total)
ΔNox para o Al = 3 (passou de 0 para +3)
Assim, essa "variação" será colocada como o índice estequiométrico nos compostos que tem Ag (prata) e Al (alumínio), porém invertidos o índice 3 vai para o Ag e o índice 1 vai para o Al. Fica assim:
3Ag₂S(s) + 2Al(s) + NaOH(aq) + H₂O(l) → Ag(s) + H₂S(aq) + NaAlO₂(aq)
Esses já estão balanceado, agora resta balancear o restante da equação usando o método de tentativa.
Como temos 6 Ag no reagente (3 Ag₂S) precisamos colocar o índice 6 no Ag(s) do produto:
3Ag₂S(s) + 2Al(s) + NaOH(aq) + H₂O(l) → 6Ag(s) + H₂S(aq) + NaAlO₂(aq)
Para o Al é a mesma coisa, temos 2 Al no reagente, por isso o índice estequiométrico do composto que tem Al no produto será 2:
3Ag₂S(s) + 2Al(s) + NaOH(aq) + H₂O(l) → 6Ag(s) + H₂S(aq) + 2NaAlO₂(aq)
Como tememos 3 S no reagente (3 Ag₂S) é preciso ter também 3 S no produto, por isso o índice 3 ficará na frente do composto H₂S no produto:
3Ag₂S(s) + 2Al(s) + NaOH(aq) + H₂O(l) → 6Ag(s) + 3H₂S(aq) + 2NaAlO₂(aq)
Resta balancear o sódio (Na) e por último os hidrogênios e oxigênios. O Na temos 2 no produto (2NaAlO₂), por isso no produto é preciso colocar o índice 2 no composto que tem sódio no reagente (NaOH):
3Ag₂S(s) + 2Al(s) + 2 NaOH(aq) + H₂O(l) → 6Ag(s) + 3H₂S(aq) + 2NaAlO₂(aq)
Por fim, balanceamos os hidrogênios e oxigênios, através da água (H₂O)
Já temos 2 O e 2 H (2NaOH) no reagente e no produto temos 6H (3H₂S) e 4 Oxigênios (2NaAlO₂), assim ainda falta 4 H e 2 O para terminar o balanceamento, esses 4H e 2O são fornecidos por 2 moléculas de H₂O, por isso o índice estequiométrico da água será 2:
3Ag₂S(s) + 2Al(s) + 2NaOH(aq) + 2H₂O(l) → 6Ag(s) + 3H₂S(aq) + 2NaAlO₂(aq)
Essa é a equação totalmente balanceada com os menores coeficientes possíveis.
b)
Usando a equação balanceada temos que:
3 Ag₂S reagem com 2 NaOH para formar 6 Ag(s).
Dadas as massas molares de Ag₂S = 248 g/mol e NaOH = 40 g/mol
Temos que:
3 . 248 g de Ag₂S reagem com 2 . 40 g de NaOH
744 g de Ag₂S reagem com 80 g de NaOH.
Como a questão fala que a soda caustica (NaOH) é apenas 80% pura é preciso calcular a massa real da soda caustica presente nos 16 g:
16 g x 80/100 = 1280/100 = 12,8 g de NaOH
Assim, usando o valor de 12,8 g de NaOH e usando a relação massa por massa de Ag₂S com NaOH podemos encontrar a quantidade em massa de Ag₂S que reagem com 12,8 g de NaOH:
Se: 744 g de Ag₂S ------------------------ 80 g de NaOH
Então: x g de Ag₂S ------------------------ 12,8 g de NaOH
Multiplicando cruzado:
80 x = 9523,2
x = 9523,2/80
x = 119,04 g de Ag₂S
Assim, temos que o reagente em excesso é o Ag₂S, pois os 12,8 g de NaOH só reagem com 119,04 g de Ag₂S. Assim a massa que não reagiu é:
148,74 - 119,04 = 29,7 g de Ag₂S não reagiram.
c) O nome dos produtos são: sulfeto de hidrogênio (H₂S) e Aluminato de sódio (NaAlO₂)