O ácido sulfúrico é uma das principais substâncias produzidas industrialmente no mundo. O esquema apresenta,
de forma simplificada, as etapas de sua produção.
Em qual etapa ocorre a conversão química do enxofre (S) para o seu maior estado de oxidação?
A) 1
B) 2
C) 3
D) 4
E) 5
✍ Resolução Em Texto
Matérias Necessárias para a Solução da Questão: Química (Reações de Oxirredução e Cálculo de NOX).
Tema/Objetivo Geral: Identificar a variação do Número de Oxidação (NOX) do Enxofre nas etapas de produção do ácido sulfúrico para determinar onde ocorre a oxidação máxima.
Nível da Questão: Médio.
Por que Médio? Exige que o aluno saiba calcular o NOX de cabeça para diferentes compostos e saiba que o limite máximo do Enxofre (grupo 16) é +6.
Gabarito: B (2)
A alternativa está correta pois é na Etapa 2 que o Enxofre sai do estado +4 (no SO2) e alcança o estado +6 (no SO3), que é o máximo possível para sua família na tabela periódica.
1️⃣ PASSO 1 – O QUE A QUESTÃO QUER? (O MAPA DA MINA)
Decodificação do Objetivo:
A questão quer que você rastreie o “status” (carga elétrica ou NOX) do átomo de Enxofre (S) em cada caixinha do diagrama.
A missão é apontar em qual seta (etapa) o Enxofre sobe de nível até atingir o seu teto máximo.
Simplificação Radical (A Analogia Central):
Imagine que o Enxofre está subindo uma escada.
- Chão (S sólido): Andar 0.
- Degrau 1 (SO2): Andar intermediário.
- Cobertura (SO3): Andar mais alto possível.
A pergunta é: Em qual etapa ele pega o elevador para chegar na cobertura?
Plano de Ataque:
- Identificar as Fórmulas: Ler os compostos de enxofre em cada etapa (S, SO2, SO3, H2SO4).
- Calcular o NOX: Determinar a carga do Enxofre em cada um deles.
- Localizar o Pico: Ver onde ele atinge o valor +6 (o máximo para o grupo 6A/16).
2️⃣ PASSO 2 – DESVENDANDO AS FERRAMENTAS (A CAIXA DE FERRAMENTAS)
Vamos usar as Regras de Cálculo de NOX:
- Substância Simples (S): NOX é sempre 0.
- Oxigênio (O): Geralmente vale -2.
- Hidrogênio (H): Geralmente vale +1.
- A Soma: A soma de todas as cargas na molécula deve dar 0.
Dica de Tabela Periódica:
O Enxofre (S) é da família 16 (6A). Isso significa que ele tem 6 elétrons na camada de valência. O máximo que ele pode “perder” (compartilhar afastando) são esses 6 elétrons. Logo, o NOX máximo do Enxofre é +6.
3️⃣ PASSO 3 – INTERPRETAÇÃO GUIADA (MÃO NA MASSA)
Vamos calcular o NOX etapa por etapa:
Etapa 1: Queima
- Transformação: S -> SO2
- S: Substância simples = 0.
- SO2: O oxigênio é -2. Temos dois oxigênios (-4). Para zerar, o enxofre deve ser +4.
- Veredito: Subiu de 0 para +4. Houve oxidação, mas ainda não é o máximo (o máximo é +6).
Etapa 2: Conversão Catalítica
- Transformação: SO2 -> SO3
- SO2: Enxofre é +4.
- SO3: O oxigênio é -2. Temos três oxigênios (-6). Para zerar, o enxofre deve ser +6.
- Veredito: Subiu de +4 para +6. Chegou no topo!
Etapas 3, 4 e 5: Hidratação e Diluição
- Transformação: SO3 -> H2SO4 ou H2S2O7
- H2SO4: H (+2 total) + O (-8 total). Para zerar, o S deve ser +6.
- Veredito: O NOX se manteve em +6. Nessas etapas, ocorre apenas reação com água (hidratação), sem mudança de oxidação.
A Bússola (Síntese):
O Enxofre atingiu o “nível máximo” (+6) na transformação de SO2 para SO3. Isso ocorre na Etapa 2.
Expectativa: Alternativa B.
4️⃣ PASSO 4 – ALTERNATIVAS COMENTADAS (A AUTÓPSIA)
- A) 1
- Diagnóstico do Erro: Na etapa 1, o enxofre vai de 0 para +4. O aluno pode achar que +4 é o máximo, mas esqueceu que o Enxofre pode chegar a +6.
- Conclusão: 🔴 Incorreta.
- B) 2
- Análise: Perfeita. O reagente é SO2 (NOX +4) e o produto é SO3 (NOX +6). O valor +6 é o maior estado de oxidação possível para elementos do grupo 16 (exceto oxigênio).
- Conclusão: 🟢 Alternativa correta.
- C) 3
- Diagnóstico do Erro: Na etapa 3, o SO3 (+6) vira H2SO4 (+6). Não houve alteração do NOX, apenas hidratação.
- Conclusão: 🔴 Incorreta.
- D) 4
- Diagnóstico do Erro: Na etapa 4, o SO3 (+6) é absorvido formando H2S2O7 (oleum). No oleum, o enxofre continua sendo +6.
- Conclusão: 🔴 Incorreta.
- E) 5
- Diagnóstico do Erro: Diluição é um processo físico-químico que não altera o número de oxidação. O H2S2O7 (+6) vira H2SO4 (+6).
- Conclusão: 🔴 Incorreta.
5️⃣ PASSO 5 – O GRAND FINALE (APRENDIZAGEM EXPANDIDA)
Frase de Fechamento:
O enxofre alcança sua “valência máxima” (+6) durante a oxidação catalítica do dióxido de enxofre (SO2) para trióxido de enxofre (SO3), processo central e mais difícil da produção de ácido sulfúrico.
Resumo-flash (A Imagem Mental):
“S é o térreo (0). SO2 é o mezanino (+4). SO3 é a cobertura (+6). A Etapa 2 é o elevador final.”
🧠 Para ir Além (Indústria e Economia):
O grau de desenvolvimento industrial de um país já foi medido pelo seu consumo de Ácido Sulfúrico! Isso porque ele é usado em quase tudo: fertilizantes, baterias de carro, refino de petróleo e limpeza de metais. A Etapa 2 (que analisamos) é a mais crítica porque precisa de um catalisador caro (Vanádio) para acontecer de forma eficiente.
