Em 1856, Berthelot preparou metano segundo a reação representada pela equação abaixo, não balanceada:
CS2+H2 S+Cu Cu2 S+CH4
a) Acerte os coeficientes estequiométricos pelo método da oxirredução.

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos uma reação química que envolve dissulfeto de carbono ( CS2), sulfeto de hidrogênio ( H2S) e cobre (Cu) reagindo para formar sulfeto de cobre ( Cu2S) e metano ( CH4). Nosso objetivo aqui é balancear essa equação usando o método de oxirredução. Para isso, vamos precisar entender como identificar as mudanças de oxidação e redução nos reagentes e produtos.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar os estados de oxidação de cada elemento nos reagentes e produtos. Isso nos ajuda a ver quem está perdendo ou ganhando elétrons, ou seja, quem está sendo oxidado ou reduzido.
  • Em CS2:
    • Carbono ©: geralmente tem -4 em compostos como CH4 e CS2.
    • Enxofre (S): como há dois enxofres e o CS₂ é neutro, cada enxofre tem +2.
  • Em H2S:
    • Hidrogênio (H): +1
    • Enxofre (S): -2
  • Em Cu (cobre elementar):
    • Cobre (Cu): 0
  • Em Cu2S:
    • Cobre (Cu): +1 (cada)
    • Enxofre (S): -2
  • Em CH4:
    • Carbono ©: -4
    • Hidrogênio (H): +1

Passo 3

Agora que sabemos os estados de oxidação, vamos ver o que está mudando:
  • O cobre (Cu) vai de 0 em Cu para +1 em Cu2S. Isso significa que o cobre está perdendo elétrons, ou seja, sendo oxidado.
  • O enxofre no CS2 vai de +2 para -2 em Cu2S. Isso quer dizer que o enxofre está ganhando elétrons, portanto sendo reduzido.

Passo 4

Vamos separar a reação em duas semi-reações: uma de oxidação e outra de redução.
Semi-reação de Oxidação (Cobre):
Cu Cu^+
Cada átomo de cobre perde 1 elétron.
Semi-reação de Redução (Enxofre):
S^+2 S^-2
Cada átomo de enxofre ganha 4 elétrons (porque vai de +2 para -2).

Passo 5

Agora, precisamos igualar o número de elétrons perdidos na oxidação com os ganhos na redução.
  • Na oxidação, cada Cu perde 1 elétron.
  • Na redução, cada S ganha 4 elétrons.
Para igualar, multiplicamos a semi-reação de oxidação por 4:
4,Cu 4,Cu^+ + 4,e^-
E a semi-reação de redução permanece:
S^+2 + 4,e^- S^-2

Passo 6

Agora, somamos as duas semi-reações:
4,Cu + S^+2 4,Cu^+ + S^-2
Os elétrons se cancelam, pois foram transferidos.

Passo 7

Voltando à equação original, vamos balancear os outros elementos agora. Observamos que temos carbono e hidrogênio que ainda não estão balanceados.
A equação parcial está assim:
CS2 + H2S + 4,Cu 4,Cu2S + CH4

Passo 8

Contando os átomos de cada elemento:
  • C: 1 no CS2 e 1 no CH4
  • S: 2 no CS2, 1 no H2S e 2 em Cu2S
  • H: 2 no H2S e 4 no CH4
  • Cu: 4 no início e 4 em Cu2S
Parece que está quase balanceado, mas precisamos ajustar o enxofre e hidrogênio.

Passo 9

Vamos ajustar o número de H2S. Se colocarmos 2 moléculas de H2S, teremos 4 átomos de hidrogênio, igualando com o 4 no CH4, e também balanceamos o enxofre.

Passo 10

A equação balanceada fica assim:
CS2 + 2,H2S + 4,Cu 4,Cu2S + CH4

Resposta

A equação balanceada é:
CS2 + 2,H2S + 4,Cu 4,Cu2S + CH4

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