Exercícios: Números de oxidação e método íon-elétron

O conceito de número de oxidação apresenta situações singulares em certos compostos binários, como os peróxidos e os hidretos metálicos. A partir das regras gerais de atribuição:

1. a) Determine o número de oxidação do oxigênio no peróxido de bário, $\mathrm{BaO_2}$, e no difluoreto de oxigênio, $\mathrm{OF_2}$.
2. b) Determine o número de oxidação do hidrogênio no hidreto de cálcio, $\mathrm{CaH_2}$, e na água, $\mathrm{H_2O}$. Justifique brevemente cada valor em função das eletronegatividades relativas dos elementos combinados.

Ao introduzir uma lâmina de zinco metálico em uma solução aquosa de ácido clorídrico, produz-se uma vigorosa efervescência de gás hidrogênio segundo o seguinte processo:

$$\mathrm{Zn(s) + 2\,HCl(aq) \rightarrow ZnCl_2(aq) + H_2(g)}$$

1. a) Calcule o número de oxidação de todos os átomos nos reagentes e produtos.
2. b) Identifique a espécie que se oxida, a que se reduz, o agente oxidante e o agente redutor, fundamentando a resposta em termos de transferência de elétrons.

Em meio aquoso ácido, o íon nitrato pode transformar-se em monóxido de nitrogênio, enquanto o íon estanho(II) pode passar a estanho(IV).

1. a) Escreva e balanceie a semirreação de redução do íon nitrato, $\mathrm{NO_3^-(aq)}$, a monóxido de nitrogênio, $\mathrm{NO(g)}$, em meio ácido, indicando o número de elétrons transferidos.
2. b) Escreva a semirreação de oxidação do cátion $\mathrm{Sn^{2+}(aq)}$ a $\mathrm{Sn^{4+}(aq)}$ e verifique, para ambas as semirreações, o balanço simultâneo de massa e de carga elétrica.

O esquema seguinte ilustra o fluxo de elétrons que ocorre de forma espontânea quando duas semicélulas redox interagem através de um circuito condutor. Observe a disposição das espécies químicas e a direção do fluxo eletrônico:

1. a) Escreva as semirreações balanceadas de oxidação e de redução, deduzindo o valor numérico que deve substituir o ponto de interrogação na quantidade de elétrons transferidos, e formule a equação iônica global líquida.
2. b) Atribua de forma justificada o papel de agente oxidante e agente redutor a partir das variações sofridas nos números de oxidação.

O gás cloro, $\mathrm{Cl_2(g)}$, borbulhado numa solução aquosa diluída e fria de hidróxido de sódio, sofre um processo de dismutação ou desproporção que conduz à formação de ânions cloreto, $\mathrm{Cl^-}$, e ânions hipoclorito, $\mathrm{ClO^-}$.

1. a) Formule e balanceie pelo método do íon-elétron em meio básico as semirreações de oxidação e redução independentes, indicando os reagentes e produtos auxiliares ($\mathrm{H_2O}$ e $\mathrm{OH^-}$) e os elétrons trocados.
2. b) Deduza a equação iônica global líquida balanceada e justifique quantitativamente o conceito de dismutação a partir dos números de oxidação do cloro.

Em solução básica, o ânion permanganato, $\mathrm{MnO_4^-}$, é capaz de oxidar o ânion sulfito, $\mathrm{SO_3^{2-}}$, produzindo dióxido de manganês sólido, $\mathrm{MnO_2(s)}$, e ânion sulfato, $\mathrm{SO_4^{2-}}$.

1. a) Escreva e balanceie pelo método do íon-elétron em meio básico as semirreações de oxidação e redução, detalhando o balanço de átomos mediante $\mathrm{H_2O}$ e $\mathrm{OH^-}$, bem como o de cargas com elétrons.
2. b) Obtenha a equação iônica global líquida e verifique explicitamente que a carga total dos reagentes coincide com a dos produtos.