19.7: Exercícios

Last updated
Save as PDF

Page ID: 198286

$ \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } $ $ \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} $$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$ $ \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$ $ \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$ $ \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$ $ \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$ $ \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$ $ \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$ $ \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$ $\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$ $ \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$ $ \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$ $ \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$ $ \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$ $ \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$ $ \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$ $ \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$$\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}$

19.1 Ocorrência, preparação e propriedades de metais de transição e seus compostos

Escreva as configurações eletrônicas para cada um dos seguintes elementos:

(a) Sc

(b) Ti

(d) Taxa

(e) Execute

Escreva as configurações eletrônicas para cada um dos seguintes elementos e seus íons:

(a) Ti

(b) Para ²⁺

(d) Até ⁴⁺

Escreva as configurações eletrônicas para cada um dos seguintes elementos e seus mais de 3 íons:

(a) Lei

(b) Sam

Por que os elementos lantanóides não são encontrados na natureza em suas formas elementares?

Qual dos seguintes elementos provavelmente será usado para preparar La pela redução de La ₂ O ₃: Al, C ou Fe? Por quê?

Qual dos seguintes é o agente oxidante mais forte: ${VO}_{4}^{3},$ ${CRo}_{4}^{2−},$ ou ${Não}_{4}^{−} ?$

Qual dos seguintes elementos tem maior probabilidade de formar um óxido com a fórmula MO ₃: Zr, Nb ou Mo?

Todas as reações a seguir ocorrem em um alto-forno. Quais dessas são reações redox?

(uma) ${3 Fe}_{2} O_{3} (s) + CO (g) ⟶ {2Fe}_{3} O_{4} (s) + {CO}_{2} (g)$

(b) ${Fe}_{3} O_{4} (s) + CO (g) ⟶ 3 FeO (s) + {CO}_{2} (g)$

(d) $C (s) + O_{2} (g) ⟶ {CO}_{2} (g)$

(e) $C (s) + {CO}_{2} (g) ⟶ 2CO (g)$

(f) ${CaCO}_{3} (s) ⟶ CaO (s) + {CO}_{2} (g)$

(g) $CaO (s) + {SiO}_{2} (s) ⟶ {Casio}_{3} (l)$

Por que a formação de escória é útil durante a fundição do ferro?

10.

Você esperaria que uma solução aquosa de óxido de manganês (VII) tivesse um pH maior ou menor que 7,0? Justifique sua resposta.

11.

O ferro (II) pode ser oxidado em ferro (III) pelo íon dicromato, que é reduzido a cromo (III) em solução ácida. Uma amostra de 2.5000-g de minério de ferro é dissolvida e o ferro convertido em ferro (II). Exatamente 19,17 mL de 0,0100 M Na ₂ _{Cr 2} O ₇ são necessários na titulação. Qual porcentagem da amostra de minério era ferro?

12.

Quantos pés cúbicos de ar a uma pressão de 760 torr e 0 °C são necessários por tonelada de Fe ₂ O ₃ para converter esse Fe ₂ O ₃ em ferro em um alto-forno? Para este exercício, suponha que o ar seja 19% de oxigênio por volume.

13.

Encontre os potenciais da seguinte célula eletroquímica:

Cd | Cd ²⁺, M = 0,10 ‖ Ni ²⁺, M = 0,50 | Ni

14.

Uma amostra de 2,5624 g de um cloreto de metal alcalino sólido puro é dissolvida em água e tratada com excesso de nitrato de prata. O precipitado resultante, filtrado e seco, pesa 3.03707 g. Qual era a porcentagem em massa de íon cloreto no composto original? Qual é a identidade do sal?

15.

O potencial de redução padrão para a reação ${[Co {(H_{2} O)}_{6}]}^{3+} (uma q) + e^{-} ⟶ {[{Co (H}_{2} O)_{6}]}^{2+} (uma q)$ é de cerca de 1,8 V. O potencial de redução da reação ${[Co {({NH}_{3})}_{6}]}^{3+} (uma q) + e^{-} ⟶ {[Co {({NH}_{3})}_{6}]}^{2+} (uma q)$ é +0,1 V. Calcule os potenciais celulares para mostrar se os íons complexos, [Co (H ₂ O) ₆] ²⁺ e/ou [Co (NH ₃) ₆] ²⁺, podem ser oxidados para o complexo de cobalto (III) correspondente pelo oxigênio.

16.

Preveja os produtos de cada uma das seguintes reações. (Nota: Além de usar as informações deste capítulo, use também o conhecimento que você acumulou nesta fase do estudo, incluindo informações sobre a previsão de produtos de reação.)

(uma) ${MnCo}_{3} (s) + OI (uma q) ⟶$

(b) $CoO (s) + O_{2} (g) ⟶$

(d) $V (s) + {VCl}_{4} (s) ⟶$

(e) $Co (s) + {x s F}_{2} (g) ⟶$

(f) ${CRo}_{3} (s) + CSoH (uma q) ⟶$

17.

(uma) $Fe (s) + H_{2} {ENTÃO}_{4} (uma q) ⟶$

(b) ${FeCl}_{3} (uma q) + NaOH (uma q) ⟶$

(d) $Cr (s) + O_{2} (g) ⟶$

(e) ${Mn}_{2} O_{3} (s) + HCl (uma q) ⟶$

(f) $Ti (s) + x s F_{2} (g) ⟶$

18.

Descreva o processo eletrolítico para refinar cobre.

19.

Preveja os produtos das seguintes reações e equilibre as equações.

(a) O Zn é adicionado a uma solução de Cr ₂ (SO ₄) ₃ em ácido.

(b) FeCl ₂ é adicionado a uma solução contendo um excesso de ${Cr}_{2} O_{7}^{2−}$ em ácido clorídrico.

(d) Mn é aquecido com CrO ₃.

(e) O CrO é adicionado ao 2HNO ₃ em água.

(f) FeCl ₃ é adicionado a uma solução aquosa de NaOH.

20.

Qual é o gás produzido quando o sulfeto de ferro (II) é tratado com um ácido não oxidante?

21.

Preveja os produtos de cada uma das seguintes reações e, em seguida, equilibre as equações químicas.

(a) O Fe é aquecido em uma atmosfera de vapor.

(b) O NaOH é adicionado a uma solução de Fe (NO ₃) ₃.

(d) O Fe é adicionado a uma solução diluída de H ₂ SO ₄.

(e) Uma solução de Fe (NO ₃) ₂ e HNO ₃ pode permanecer no ar.

(f) FeCo ₃ é adicionado a uma solução de HClO ₄.

(g) O Fe é aquecido no ar.

22.

Equilibre as seguintes equações por métodos de redução de oxidação; observe que três elementos alteram o estado de oxidação.
$Co {({NÃO}_{3})}_{2} (s) ⟶ {Co}_{2} O_{3} (s) + {NÃO}_{2} (g) + O_{2} (g)$

23.

A solução diluída de cianeto de sódio é gotejada lentamente em uma solução de nitrato de prata lentamente agitada. Um precipitado branco se forma temporariamente, mas se dissolve à medida que a adição de cianeto de sódio continua. Use equações químicas para explicar essa observação. O cianeto de prata é semelhante ao cloreto de prata em sua solubilidade.

24.

Preveja qual será mais estável, [CrO ₄] ²⁻ ou [WO ₄] ²⁻ e explique.

25.

Dê o estado de oxidação do metal para cada um dos seguintes óxidos da primeira série de transição. (Dica: Óxidos da fórmula M ₃ O ₄ são exemplos de compostos mistos de valência nos quais o íon metálico está presente em mais de um estado de oxidação. É possível escrever essas fórmulas de compostos no formato equivalente MO·M ₂ O ₃, para permitir a estimativa dos dois estados de oxidação do metal.)

(a) Sc ₂ O ₃

(b) TiO ₂

(d) CrO ₃

(e) N.o ₂

(f) Fez ₃ ou ₄

(g) Co ₃ O ₄

(h) Não

(i) Copo ₂ OC

19.2 Química de coordenação de metais de transição

26.

Indique o número de coordenação do átomo de metal central em cada um dos seguintes compostos de coordenação:

(a) [Pt (H ₂ O) ₂ Br ₂]

(b) [Pt (NH ₃) (py) (Cl) (Br)] (py = piridina, C ₅ H ₅ N)

(d) [Zn (NH ₃) (py) (Cl) (Br)]

(e) [Ni (H ₂ O ₄) Cl ₂]

(f) [Fe (en) ₂ (CN) ₂] ⁺ (en = etilenodiamina, C ₂ H ₈ N ₂)

27.

Forneça os números de coordenação e escreva as fórmulas para cada um dos itens a seguir, incluindo todos os isômeros, quando apropriado:

(a) íon tetrahidroxozinato (II) (tetraédrico)

(b) íon hexacianopaladato (IV)

(d) diamina dicloroplatina (II)

(e) tetraclorocromato de diamina de potássio (III)

(f) hexaamina-cobalto (III) hexacianocromato (III)

(g) nitrato de dibromobis (etilenodiamina) cobalto (III)

28.

Forneça o número de coordenação para cada íon metálico nos seguintes compostos:

(a) [Co (CO ₃) ₃] ³⁻ (note que CO ₃ ²⁻ é bidentado neste complexo)

(b) [Copa (NH ₃₄) ₄] ²⁺

_{(d) [Pt (NH ₃₄)] [PtCl ₄]}

_{(e) [Cr (en) ₃] (NO ₃₃)}

(f) [Pd (NH ₃) ₂ _{Br 2}] (quadrado plano)

(g) K [₃ copos (Cl) ₅]

(h) [Zn (NH ₃₂) Cl _₂]

29.

Esboce as estruturas dos seguintes complexos. Indique quaisquer isômeros cis, trans e ópticos.

(a) [Pt (H ₂ O) ₂ Br ₂] (quadrado plano)

(b) [Pt (NH ₃) (py) (Cl) (Br)] (quadrado plano, py = piridina, C ₅ H ₅ N)

(d) [Pt (NH ₃) ₃ Cl] ⁺ (quadrado plano)

(e) [Ni (H ₂ O ₄) Cl ₂]

(f) [Co (C ₂ O ₄) ₂ Cl ₂] ³⁻ (note que $C_{2} O_{4}^{2−}$ é o íon oxalato bidentato, $- O_{2} {CCO}_{2}^{−})$

30.

Desenhe diagramas para quaisquer isômeros cis, trans e ópticos que possam existir para o seguinte (en é etilenodiamina):

(a) [Co (en) ₂ (NO ₂) Cl] ⁺

(b) [Co (en) ₂ Cl ₂] ⁺

(d) [Cr (en) ₃] ³⁺

(e) [Pt (NH ₃₂) Cl _₂]

31.

Nomeie cada um dos compostos ou íons dados no Exercício 19.28, incluindo o estado de oxidação do metal.

32.

Nomeie cada um dos compostos ou íons dados no Exercício 19.30.

33.

Especifique se os seguintes complexos têm isômeros.

(a) tetraédrico [Ni (CO) ₂ (Cl) ₂]

(b) trigonal bipiramidal [Mn (CO) ₄ NO]

34.

Preveja se o ligante de carbonato ${CO}_{3}^{2−}$ se coordenará com um centro de metal como um ligante monodentado, bidentado ou tridentado.

35.

Desenhe os isômeros geométricos, de ligação e de ionização para [CoCl ₅ CN] [CN].

19.3 Propriedades espectroscópicas e magnéticas de compostos de coordenação

36.

Determine o número de elétrons desemparelhados esperados para [Fe (NO ₂) ₆] ³⁻ e para [FeF ₆] ³⁻ em termos da teoria do campo cristalino.

37.

Desenhe os diagramas do campo cristalino para [Fe (NO ₂) ₆] ⁴⁻ e [FeF ₆] ³⁻. Indique se cada complexo é de rotação alta ou baixa rotação, paramagnético ou diamagnético e compare _Δoct com P para cada complexo.

38.

Dê o estado de oxidação do metal, o número de elétrons d e o número de elétrons desemparelhados previstos para [Co (NH ₃) ₆] Cl ₃.

39.

O sólido sólido anidro CoCl ₂ é de cor azul. Como absorve facilmente a água do ar, é usado como um indicador de umidade para monitorar se o equipamento (como um telefone celular) foi exposto a níveis excessivos de umidade. Preveja qual produto é formado por essa reação e quantos elétrons não pareados esse complexo terá.

40.

É possível que um complexo de metal na série de transição tenha seis elétrons desemparelhados? Explique.

41.

Quantos elétrons não pareados estão presentes em cada um dos seguintes?

(a) [CoF ₆] ³⁻ (alta rotação)

(b) [Mn (CN) ₆] ³⁻ (rotação baixa)

(d) [MnCl ₆] ⁴⁻ (alta rotação)

(e) [RhCl ₆] ³⁻ (baixa rotação)

42.

Explique como o íon difosfato, [O ₃ P−O−PO ₃] ⁴⁻, pode funcionar como um amaciador de água que evita a precipitação de Fe ²⁺ como um sal de ferro insolúvel.

43.

Para complexos do mesmo íon metálico sem alteração no número de oxidação, a estabilidade aumenta à medida que o número de elétrons nos orbitais t _{2 g.} Qual complexo em cada um dos seguintes pares de complexos é mais estável?

(a) [Fe (H ₂ O) ₆] ²⁺ ou [Fe (CN) ₆] ⁴⁻

(b) [Co (NH ₃) ₆] ³⁺ ou [CoF ₆] ³⁻

44.

A trimetilfosfina, P (CH ₃) ₃, pode atuar como um ligante doando o único par de elétrons no átomo de fósforo. Se a trimetilfosfina for adicionada a uma solução de cloreto de níquel (II) em acetona, um composto azul com uma massa molecular de aproximadamente 270 g e contendo 21,5% de Ni, 26,0% de Cl e 52,5% de P (CH ₃) ₃ pode ser isolado. Este composto azul não tem nenhuma forma isomérica. Quais são a geometria e a fórmula molecular do composto azul?

45.

Você esperaria que o complexo [Co (en) ₃] Cl ₃ tivesse elétrons desemparelhados? Algum isômero?

46.

Você esperaria que o Mg ₃ [Cr (CN) ₆] ₂ fosse diamagnético ou paramagnético? Explique seu raciocínio.

47.

Você esperaria que os sais do íon ouro (I), Au ⁺, fossem coloridos? Explique.

48.

[CuCl ₄] ²⁻ é verde. [Cu (H ₂ O) ₆] ²⁺ é azul. O que absorve fótons de maior energia? O que está previsto para ter uma divisão maior do campo cristalino?