(Espcex 2017)
Conversores catalíticos (catalisadores) de automóveis são utilizados para reduzir a emissão de poluentes tóxicos. Poluentes de elevada toxicidade são convertidos a compostos menos tóxicos. Nesses conversores, os gases resultantes da combustão no motor e o ar passam por substâncias catalisadoras. Essas substâncias aceleram, por exemplo, a conversão de monóxido de carbono (CO) em dióxido de carbono (CO2) e a decomposição de óxidos de nitrogênio como o NO, N2O e o NO2 (denominados NOx) em gás nitrogênio (N2) e gás oxigênio (O2). Referente às substâncias citadas no texto e às características de catalisadores, são feitas as seguintes afirmativas:
I - a decomposição catalítica de óxidos de nitrogênio produzindo o gás oxigênio e o gás nitrogênio é classificada como uma reação de oxidorredução;
II – o CO2 é um óxido ácido que, ao reagir com água, forma o ácido carbônico;
III – catalisadores são substâncias que iniciam as reações químicas que seriam impossíveis sem eles, aumentando a velocidade e também a energia de ativação da reação;
IV – o CO é um óxido básico que, ao reagir com água, forma uma base;
V – a molécula do gás carbônico (CO2) apresenta geometria espacial angular.
Das afirmativas feitas estão corretas apenas a
I - a decomposição catalítica de óxidos de nitrogênio produzindo o gás oxigênio e o gás nitrogênio é classificada como uma reação de oxidorredução;
✓
Oxirredução é uma reação química em que ocorre oxidação e redução de elementos químicos.
As reações as quais esta alternativa se refere são
1ª equação: NO + catalisador ➙ N2 + O2 + outros compostos
2ª equação: N2O + catalisador ➙ N2 + O2 + outros compostos
3ª equação: NO2 + catalisador ➙ N2 + O2 + outros compostos
Vamos analisá-las
1ª
O oxigênio sempre possui nox -2 (exceto nos peróxidos e superóxidos, onde possui o nox -1 e -1/2 respectivamente).
Peróxidos: substâncias binárias, isto é, formadas por dois elementos químicos diferentes, um deles é o oxigênio.
O outro elemento químico deve ser:
da família IA
da família IIA
zinco (Zn)
prata (Ag)
hidrogênio, um peróxido muito conhecido é o H2O2
Superóxidos: compostos iônicos binários formados por metais alcalinos ou alcalinos terrosos + oxigênio.
Lado esquerdo
NO não é um peróxido nem um superóxido portanto o nox do oxigênio é -2.
Em NO há um átomo de O com carga - 2.
A carga da molécula deve ser zero.
Qual deve ser a carga do N que neutraliza a carga negativa do oxigênio ?
x -2 = 0, x carga do N, 0 carga da molécula
x = +2
Lado direito
N2 e O2 são substâncias simples, substâncias simples possuem nox 0.
A carga do N era +2 e passou para 0, ganhou elétrons, sofreu redução.
A carga do O era -2 e passou para 0, perdeu elétrons, sofreu oxidação.
Vamos agora analisar a 2ª equação
Lado esquerdo
N2O não é um peróxido nem um superóxido portanto o nox do oxigênio é -2.
Em N2O há um átomo de O com carga - 2.
A carga da molécula deve ser zero.
Qual deve ser a carga dos Ns que neutralizam a carga negativa do oxigênio ?
2x -2 = 0, x carga do N, 2x porque são dois átomos de N , 0 carga da molécula
x = +1
Lado direito
A carga do N era +1 e passou para 0, ganhou elétrons, sofreu redução.
A carga do O era -2 e passou para 0, perdeu elétrons, sofreu oxidação.
3ª equação
Lado esquerdo
NO2 não é um peróxido nem um superóxido portanto o nox do oxigênio é -2.
Em NO2 há 2 átomos de O cada um com carga - 2, a soma da das cargas dos átomos de O totaliza -4.
A carga da molécula deve ser zero.
Qual deve ser a carga do N que neutraliza as cargas negativas dos oxigênios ?
x -4 = 0, x carga do N, 0 carga da molécula
x = +4
Lado direito
A carga do N era +4 e passou para 0, ganhou elétrons, sofreu redução.
A carga dos Os era -2 e passou para 0, perderam elétrons, sofreram oxidação.
Em todas as reações ocorreu redução e a oxidação, portanto todas as reações são de oxirredução.
II – o CO2 é um óxido ácido que, ao reagir com água, forma o ácido carbônico; ✓
Correta.
CO2 + H2O ➙ H2CO3, ácido carbônico
III – catalisadores são substâncias que iniciam as reações químicas que seriam impossíveis sem eles, aumentando a velocidade e também a energia de ativação da reação; ✘
Errada.
Os catalisadores atuam aumentando a velocidade das reações químicas e diminuindo a energia de ativação, mas não necessariamente elas seriam impossíveis.
IV – o CO é um óxido básico que, ao reagir com água, forma uma base; ✘
Errada.
CO é um óxido neutro, ao reagir com água ele não forma um ácido
V – a molécula do gás carbônico (CO2) apresenta geometria espacial angular. ✘
