Enunciado
Química - Princípios de Química: Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente - 5ª Edição - Peter Atkins, Loretta Jones e Leroy Laverman- Ed: 5º - Capítulo 1.K - Ex. 21
O nitrogênio do ar de um foguete interplanetário perde-se gradualmente por vazamento e tem de ser substituído. Uma das maneiras é guardar nitrogênio na forma de hidrazina, , que libera nitrogênio com facilidade por aquecimento. A amônia produzida pode ser ainda processada para dar mais nitrogênio. (a) Balanceie a equação. (b) Dê o número de oxidação do nitrogênio em cada composto. (c) Identifique o agente oxidante e o agente redutor. (d) Considerando que do gás nitrogênio ocupam na temperatura e na pressão normal, que volume de gás nitrogênio pode ser obtido de de hidrazina? (A densidade da hidrazina é na temperatura normal).
Passo 1
Foi dito na questão que a hidrazina, , por aquecimento libera gás nitrogênio, , e amônia, . Escrevendo isso na forma de uma equação química teremos:
Passo 2
(a) Queremos balancear essa equação, para isso usamos o método das tentativas. Podemos observar que temos átomos de hidrogênio no reagente, e átomos de hidrogênio no produto. Podemos entra colocar o coeficiente para o e o coeficiente para o . Assim ficamos com hidrogênios de cada lado da equação.
Agora podemos balancear o nitrogênio. Temos nitrogênio em cada lado da reação, logo ele já está balanceado.
Passo 3
(b) Queremos aqui, identificar o número de oxidação para o nitrogênio em cada composto da reação.
Em uma molécula neutra, a soma dos números de oxidação de todos os átomos é igual a zero.
O número de oxidação do hidrogênio é .
Para o temos:
Para o temos:
Para o temos:
O número de oxidação de um elemento não combinado com outros elementos é zero.
Passo 4
(c) Na reação acima, o estado de oxidação de em diminui de para em e para em . Assim, temos que:
A mudança do estado de oxidação de para é uma redução.
A mudança do estado de oxidação de para é uma oxidação.
Portanto, atua como oxidante e como redutor.
Passo 5
(d) À temperatura ambiente, a densidade da hidrazina é e o volume é de litros. Calcularemos a massa da hidrazina multiplicando a densidade da hidrazina pelo seu volume.
Então, a massa de hidrazina é . A massa molar da hidrazina é .
Calcularemos agora o número de moles de hidrazina (massa/massa molar).
A partir da equação química balanceada, sabemos que três mols de hidrazina gera um mol de gás nitrogênio.
À temperatura ambiente, de Gás Nitrogênio ocupa .
Resposta
(a)
(b)
Para
Para
Para
(c)
Atua como oxidante e como redutor.
(d)