Exercícios de balanceamento por oxirredução (com gabarito explicado)
Os exercícios de balanceamento por oxirredução são fundamentais para compreender as reações químicas que envolvem transferência de elétrons, como as que ocorrem em pilhas, processos de corrosão, respiração celular e reações industriais.~
Confira questões resolvidas e comentadas, que ajudam a praticar o método das semi-reações (ou íon-elétron), identificar agentes oxidantes e redutores e dominar o balanceamento em meio ácido e básico — habilidades essenciais para o estudo da Química e para o Enem e vestibulares.
Questão 1
A corrosão de estruturas de ferro é um grande problema econômico e de segurança. O processo principal envolve a oxidação do ferro metálico (Fe0) a íon Fe2+, enquanto o oxigênio (O2) do ar é reduzido a íon OH⁻ em meio aquoso. A equação iônica não balanceada para essa reação é:
Fe + O2 + H2O → Fe(OH)2
Ao balancear a equação pelos íons-elétrons em meio básico, qual é a soma total dos coeficientes estequiométricos dos reagentes?
a) 4
b) 5
c) 7
d) 9
e) 11
Resposta: alternativa C.
1º passo: escrever as semi-reações
Fe → Fe2+ + 2e-
O2 → OH-
2º passo: balancear os oxigênios das semi-reações adicionando água:
O2 → OH- + H2O
3º passo: balancear os hidrogênios adicionando H+:
O2 + 3H+ → OH- + H2O
4º passo: balancear as cargas adicionando elétrons:
O2 + 3H+ + 4e- → OH- + H2O
5º passo: adicionar OH- de ambos os lados da semi-reação de forma a neutralizar todos os H+ (formando H2O):
O2 + 3H2O + 4e- → 4OH- + H2O
6º passo: subtrair as moléculas de H2O que aparecem de ambos os lados:
O2 + 2H2O + 4e- → 4OH-
7º passo: multiplicar a 1ª semi-reação por 2 para igualar o número de elétrons da outra:
2Fe → 2Fe2+ + 4e-
8º passo: somar as duas semi-reações do passo 6 e do passo 7 (formando o Fe(OH)2 entre Fe2+ e OH-):
O2 + 2H2O + 2Fe → 2Fe(OH)2
Questão 2
O "branqueamento" de cabelos é um processo químico que utiliza peróxido de hidrogênio (H2O2) para oxidar o pigmento melanina. Neste processo, o H2O2 atua como agente oxidante, sendo ele mesmo reduzido a água (H2O). A semirreação de redução é:
H2O2 + 2 H+ + 2 e⁻ → 2 H2O
Considerando que um dos produtos da oxidação da melanina (representada genericamente como "Mel") é incolor, e que a semirreação de oxidação é Mel → Melox + 2 H+ + 2 e⁻, qual é a equação global balanceada correta para o processo de branqueamento?
a) H2O2 + Mel → 2 H2O + Melox
b) H2O2 + Mel + 2 H+ → 2 H2O + Melox
c) 2 H2O2 + Mel → 2 H2O + Melox
d) H2O2 + 2 Mel → 2 H2O + 2 Melox
e) 2 H2O2 + 2 Mel → 4 H2O + 2 Melox
Resposta: alternativa A.
Temos as semirreações balanceadas fornecidas:
Redução: H2O2 + 2 H+ + 2 e⁻ → 2 H2O
Oxidação: Mel → Melox + 2 H+ + 2 e⁻
Ao somar as duas equações, os elétrons (2 e⁻) e os prótons (2 H+) se cancelam perfeitamente, pois aparecem em igual quantidade em lados opostos. A equação global resultante é:
H2O2 + Mel → 2 H2O + Melox
Questão 3
Na indústria de mineração, o níquel metálico é frequentemente obtido pela redução de seu óxido com monóxido de carbono (CO) a altas temperaturas. A reação não balanceada é:
Ni2O3(s) + CO(g) → Ni(s) + CO2(g)
Nessa transformação, o número total de elétrons transferidos para a produção de 2 mols de níquel metálico é:
a) 1 mol de elétrons.
b) 2 mols de elétrons.
c) 3 mols de elétrons.
d) 4 mols de elétrons.
e) 6 mols de elétrons.
Resposta: alternativa E.
Primeiro, é necessário identificar a variação do Nox e balancear a equação.
Para Niquel: Em Ni2O3, o Nox do O é -2, como temos 3 oxigênios, a carga total será -6. Dessa forma, para dois átomos de Ni, a carga total é +6, portanto, Nox do Ni = +3.
Em Ni(s), o Nox do Ni = 0. Assim, cada átomo de Ni ganha 3 elétrons para sair do Nox=+3 para Nox=0.
Para carbono: Em CO, o Nox do C é +2. Em CO2, o Nox do C é +4. Cada átomo de C perde 2 elétrons para aumentar o Nox de +2 para +4.
Para balancear, igualamos a transferência de elétrons. O MMC entre 3 e 2 é 6. Portanto, precisamos de 2 átomos de Ni (2 x 3e⁻ = 6e⁻ ganhos) e 3 átomos de C (3 x 2e⁻ = 6e⁻ perdidos).
A equação balanceada fica:
Ni2O3(s) + 3 CO(g) → 2 Ni(s) + 3 CO2(g)
Conforme o balanceamento, para produzir 2 mols de Ni, são transferidos 6 mols de elétrons (já que cada um dos 2 átomos de Ni ganha 3 elétrons).
Questão 4
As pilhas alcalinas são muito utilizadas em dispositivos eletrônicos. Em uma delas, ocorre a oxidação do zinco (Zn → Zn(OH)4²⁻) e a redução do dióxido de manganês (MnO2 → Mn2O3) em meio básico. As semirreações balanceadas são:
Oxidação: Zn + 4 OH⁻ → Zn(OH)42-+ 2 e⁻
Redução: 2 MnO2 + H2O + 2 e⁻ → Mn2O3 + 2 OH⁻
Para que a equação global da pilha fique corretamente balanceada, é necessário:
a) Multiplicar a semirreação de redução por 2 e somar.
b) Multiplicar a semirreação de oxidação por 2 e somar.
c) Somar as equações como estão apresentadas.
d) Multiplicar a semirreação de oxidação por 1 e a de redução por 2.
e) Inverter a semirreação de redução antes de somar.
Resposta: alternativa C.
As semi-reações fornecidas já estão balanceadas em massa e carga, e o número de elétrons perdidos na oxidação (2 e⁻) é igual ao número de elétrons ganhos na redução (2 e⁻). Portanto, para obter a equação global da pilha, basta somá-las diretamente:
Zn + 4 OH⁻ → Zn(OH)4²⁻ + 2 e⁻
2 MnO2 + H2O + 2 e⁻ → Mn2O3 + 2 OH⁻
Global:
Zn + 2 MnO2 + H2O + 2 OH⁻ → Zn(OH)4²⁻ + Mn2O3
Questão 5
O iodato de potássio (KIO3) é usado em análise química para titular soluções contendo agentes redutores, como o sulfito de sódio (Na2SO3). Em meio ácido, o IO3⁻ é reduzido a I2, enquanto o SO3²⁻ é oxidado a SO4²⁻. As semirreações são:
Redução: IO3⁻ + 6 H+ + 5 e⁻ → 1/2 I2 + 3 H2O
Oxidação: SO3²⁻ + H2O → SO4²⁻ + 2 H+ + 2 e⁻
A equação global balanceada para essa reação redox é:
a) 2 IO3⁻ + 5 SO3²⁻ + 2 H+ → I2 + 5 SO4²⁻ + H2O
b) IO3⁻ + 5 SO3²⁻ + 6 H+ → 1/2 I2 + 5 SO4²⁻ + 3 H2O
c) 2 IO3⁻ + 5 SO3²⁻ → I2 + 5 SO4²⁻ + 5 O2
d) 2 IO3⁻ + 6 SO3²⁻ + 12 H+ → I2 + 6 SO4²⁻ + 6 H2O
e) IO3⁻ + 3 SO3²⁻ → 1/2 I2 + 3 SO4²⁻
Resposta: alternativa A.
Temos as semi-reações:
Redução: IO3⁻ + 6 H+ + 5 e⁻ → 1/2 I2 + 3 H2O
Oxidação: SO3²⁻ + H2O → SO4²⁻ + 2 H+ + 2 e⁻
Multiplicamos a reação de redução por 2 e a de oxidação por 5.
Redução (x2): 2 IO3⁻ + 12 H+ + 10 e⁻ → I2 + 6 H2O
Oxidação (x5): 5 SO3²⁻ + 5 H2O → 5 SO4²⁻ + 10 H+ + 10 e⁻
Somando as duas equações, cancelamos 10 e⁻. Cancelamos também 5 H2O do lado dos produtos (da redução) com 5 H2O do lado dos reagentes (da oxidação), restando 1 H2O no lado dos produtos. Cancelamos 10 H+ dos reagentes (da redução) com 10 H+ dos produtos (da oxidação), restando 2 H+ no lado dos reagentes.
A equação global fica: 2 IO3⁻ + 5 SO3²⁻ + 2 H+ → I2 + 5 SO4²⁻ + H2O
Questão 6
O gás cloro (Cl2), utilizado no tratamento de água, pode ser produzido em laboratório pela oxidação do ácido clorídrico (HCl) com permanganato de potássio (KMnO4) em meio ácido. Os produtos são cloreto de manganês (MnCl2), cloro gasoso (Cl2) e água. A equação não balanceada é:
KMnO4 + HCl → KCl + MnCl2 + Cl2 + H2O
Qual é o coeficiente estequiométrico do agente redutor (HCl) na equação balanceada?
a) 2
b) 8
c) 12
d) 16
e) 32
Resposta: alternativa D.
A equação não balanceada é KMnO4 + HCl → KCl + MnCl2 + Cl2 + H2O.
Primeiro, identifica-se o agente redutor. No HCl, o Cloro tem Nox -1. No Cl2, o Nox é 0. Neste caso, como a molécula formada tem 2 átomos de cloro, um total de 2e- foram perdidos pelo elemento cloro.
O agente oxidante neste caso é o KMnO4, onde o Nox do Mn é +7 (+1+x+4.(-2)=0 =＞ x=+7). Já no MnCl2, o Nox do Mn é +2. Assim, um total de 5e- foram recebidos pelo manganês.
Multiplicando a molécula de Cl2 por 5 e a de KMnO4 por 2, igualamos o número de elétrons recebidos e transferidos (MMC entre 2 e 5 é 10, portanto o número de elétrons envolvidos será de 10 elétrons):
2 KMnO4 + HCl → KCl + MnCl2 + 5 Cl2 + H2O
balanceando pela regra do "MACHO" (Metal Ametal Carbono Hidrogênio Oxigênio) chegamos hein:
2 KMnO4 + 16 HCl → 2 KCl + 2 MnCl2 + 5 Cl2 + 8 H2O
Questão 7
A respiração celular aeróbica é um processo bioquímico fundamental, no qual a glicose (C6H12O6) é oxidada a dióxido de carbono (CO2) e o oxigênio (O2) é reduzido a água (H2O). A equação global não balanceada é:
C6H12O6 + O2 → CO2 + H2O
Analisando as variações dos números de oxidação (Nox), é correto afirmar que:
a) O carbono sofre redução, e o oxigênio molecular sofre oxidação.
b) O carbono é o agente redutor, e cada átomo de carbono perde 4 elétrons em média.
c) O oxigênio molecular é o agente redutor, e cada átomo de oxigênio ganha 1 elétron.
d) O carbono é o agente oxidante, e cada átomo de oxigênio perde 2 elétrons.
e) A glicose sofre redução, e o oxigênio molecular atua como agente redutor.
Resposta: alternativa B.
Carbono na Glicose (C6H12O6): H é +1, O é -2.
Para C: 6C + 12 . (+1) + 6 . (-2) = 0 =＞ 6C + 12 -12 = 0 =＞ Nox médio do C = 0.
Carbono no CO2: O é -2.
Para C: C + 2 . (-2) = 0 =＞ Nox do C = +4.
Oxigênio no O2: Nox = 0.
Oxigênio na H2O: Nox = -2.
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ALVES, Gustavo. Exercícios de balanceamento por oxirredução (com gabarito explicado). Toda Matéria, [s.d.]. Disponível em: https://www.todamateria.com.br/exercicios-de-balanceamento-por-oxirreducao/. Acesso em:
