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Questão 4

FUVEST 2018
Química

(FUVEST - 2018- 2ª fase)

Para investigar o efeito de diferentes poluentes na acidez da chuva ácida, foram realizados dois experimentos com os óxidos SO_3 (g) e NO_2 (g). No primeiro experimento, foram coletados 45 mL de SO_3  em um frasco contendo água, que foi em seguida fechado e agitado, até que todo o óxido tivesse reagido. No segundo experimento, o mesmo procedimento foi realizado para o NO_2. Em seguida, a solução resultante em cada um dos experimentos foi titulada com NaOH (aq) 0,1 mol/L, até sua neutralização.

As reações desses óxidos com água são representadas pelas equações químicas balanceadas:

H_2O (l) + SO_3 (g)
ightarrow H_2SO_4 (aq)

H_2O (l) + 2NO_2 (g) 
ightarrow HNO_2 (aq) + HNO_3 (aq)

a) Determine o volume de NaOH (aq) utilizado na titulação do produto da reação entre SO_3 e água. Mostre os cálculos.

b) Esse volume é menor, maior ou igual ao utilizado no experimento com NO_2 (g)? Justifique.

c) Uma das reações descritas é de oxidorredução. Identifique qual é essa reação e preencha a tabela na folha de respostas, indicando os reagentes e produtos das semirreações de oxidação e de redução.

 

Note e adote: Considere os gases como ideais e que a água contida nos frascos foi suficiente para a reação total com os óxidos.

Volume de 1 mol de gás: 22,5 L, nas condições em que os experimentos foram realizado

Gabarito:

Resolução:

a) H_2O (l) + SO_3 (g)
ightarrow H_2SO_4 (aq)

H_2SO_4(aq)+2NaOH(aq)
ightarrow Na_2SO_4(aq)+2H_2O(l)

Somando a reação de formação de ácido sulfúrico e a reação de neutralização do ácido teremos a seguinte reação:

SO_3(g)+2NaOH(aq)
ightarrow Na_2SO_4(aq)+H_2O(l)

Com isto temos que a proporção em número de mols será 1 mol de SO_3 para 2 mols de NaOH.

1 mol de SO_3 — 2 mols de NaOH

1 x 22,5 L de SO_3 — 2 mols de NaOH

45cdot 10^{-3} mL — x mols de NaOH

x = 4cdot 10^{-3} mols

C = frac{n}{V}Rightarrow 0,1 =frac{4cdot 10^{-3}}{V}

V=40 ; mL

b) H_2O (l) + 2NO_2 (g) 
ightarrow HNO_2 (aq) + HNO_3 (aq)

HNO_2(aq)+NaOH(aq) 
ightarrow H_2O(l)+ NaNO_2(aq)

HNO_3(aq)+NaOH(aq) 
ightarrow H_2O(l)+ NaNO_3(aq)

Somando a reação de formação dos ácidos e as reações de neutralização de cada 1 teremos a seguinte reação global:

2NO_2(aq)+2NaOH(aq) 
ightarrow H_2O(l)+ NaNO_2(aq)+NaNO_3(aq)

Com isto temos que a proporção em número de mols será 2 mols de NO_2 para 2 mols de NaOH.

2 mol de NO_2 — 2 mols de NaOH

2 x 22,5 L de NO_2 — 2 mols de NaOH

45cdot 10^{-3} mL — x mols de NaOH

x = 2cdot 10^{-3} mols

C = frac{n}{V}Rightarrow 0,1 =frac{2cdot 10^{-3}}{V}

V=20 ; mL

Logo, o volume utilizado para neutralizar o SO_3 é maior que o volume utilizado para neutralizar NO_2.

c) A reação de oxirredução é H_2O (l) + 2NO_2 (g) 
ightarrow HNO_2 (aq) + HNO_3 (aq)

A semirreação de oxidação será

NO_2+ H_2O 
ightarrow HNO_3 +e^- +H^+

E a semirreação de redução será

NO_2+ e^- +H^+ 
ightarrow HNO_2

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