Um bafômetro pode ser feito utilizando-se a reação redox entre o etanol (CH3 CH3 OH) e íons dicromato (Cr2 O7 ^2-) em meio ácido. A mudança da cor da solução de alaranjada, dos íons dicromato, para verde, dos íons cromo III, indica a presença de etanol no ar exalado que passa pela solução acondicionada dentro de um tubo. Considera-se que a reação ocorra em duas etapas: a reação redox da etapa 1 tem acetaldeído (CH3 CHO) como produto, o qual na etapa 2 é convertido em ácido acético (CH3 CO2 H)
Etapa 1: Cr2 O7 ^2++8 H^++3 CH3 CH2 OH=2 Cr^3++3 CH3 CHO+7 H2 O
Etapa 2: Cr2 O7 ^2++8 H^++3 CH3 CHO=2 Cr^3++3 CH3 CO2 H+4 H2 O
Reação global: 2 Cr2 O7 ^2-+16 H^++3 CH3 CH2 OH=4 Cr^3++3 CH3 CO2 H+11 H2 O
a) De acordo com as equações acima, indique 0 agente oxidante.
b) Em uma análise quantitativa de etanol no ar exalado, se dentro do tubo do bafômetro tiver 1,00 mL de uma solução 0,0020 mol / L de dicromato e ela ficar totalmente verde após ter sido assoprado exatamente 100,0 mL de ar, indicando que todo o dicromato foi convertido em cromo III, determine a concentração mínima de etanol (em g/L) no ar exalado.
(MM etanol: 46,07 g / mol )

Passo 1

Vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos um exercício que envolve reações redox, especificamente entre etanol e íons dicromato em meio ácido, que são usados em um bafômetro para detectar etanol no ar exalado. Precisamos resolver duas partes:
a) Identificar o agente oxidante na reação.
b) Calcular a concentração mínima de etanol no ar exalado com base nas informações fornecidas.
Para resolver isso, vamos precisar entender um pouco sobre reações redox e como identificar agentes oxidantes e reduzentes, além de aplicar conceitos de estequiometria para a parte b.

Passo 2

Parte a: Identificando o agente oxidante
Primeiro, vamos entender o que é um agente oxidante. Em uma reação redox, o agente oxidante é a substância que aceita elétrons e, portanto, sofre redução. Olhando para a reação global fornecida:
2 Cr2 O7^2- + 16 H^+ + 3 CH3 CH2 OH 4 Cr^3+ + 3 CH3 CO2 H + 11 H2 O
Aqui, o íon dicromato está passando de Cr com estado de oxidação +6 para , ou seja, está ganhando elétrons (reduzindo-se).
Então, o agente oxidante é o íon dicromato ( ) porque ele promove a oxidação do etanol ao aceitar elétrons.

Passo 3

Parte b: Calculando a concentração mínima de etanol no ar exalado
Vamos resolver isso passo a passo.
1. Entendendo os dados:
  • Volume da solução de dicromato: Número de mols de Cr2 O7^2- = Concentração times Volume = 0,0020 , mol/L times 0,001 , L = 2,0 times 10^-6 , mol
  • Concentração do dicromato: 2 Cr2 O7^2- + 16 H^+ + 3 CH3 CH2 OH 4 Cr^3+ + 3 CH3 CO2 H + 11 H2 O
  • Volume de ar assoprado: Mols de etanol = ( 3 , mol EtOH2 , mol Cr2O7^2- ) times 2,0 times 10^-6 , mol = 3,0 times 10^-6 , mol EtOH
  • Massa molar do etanol: Massa de etanol = Mols times Massa molar = 3,0 times 10^-6 , mol times 46,07 , g/mol = 1,3821 times 10^-4 , g
2. Calculando a quantidade de dicromato na solução:
Volume de ar = 100,0 , mL = 0,1 , L úçã
3. Usando a reação global para encontrar a relação molar:
Concentração de etanol = MassaVolume = 1,3821 times 10^-4 , g0,1 , L = 1,3821 times 10^-3 , g/L
Isso nos diz que 2 mols de reagem com 3 mols de etanol.
4. Calculando a quantidade de etanol necessária:
5. Convertendo mols de etanol para gramas:
6. Calculando a concentração de etanol no ar exalado:
çã

Resposta

a) O agente oxidante é o íon dicromato ( ).
b) A concentração mínima de etanol no ar exalado é aproximadamente .

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