Exercícios Resolvidos de Balanceamento e Relações Estequiométricas

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Enunciado

Faça o balanceamento das seguintes equações químicas pelo método do íon-elétron:

a) M n O 4 - + N O 2 - → M n 2 + + N O 3 -   ( m e i o     á c i d o )

b) Z n 0 + M n O 4 - → Z n O 2 2 - + M n O 2   ( m e i o   a l c a l i n o )

Passo 1

a) Primeiro a gente identifica quem sofre oxidação e quem sofre redução, certo?

A equação dada já é a iônica, podemos ainda indicar que geral aí é aquoso.

Vamos escrever as semi-reações de oxidação e redução separadas, incluindo os elétrons ganhos ou perdidos.

M n O 4 - + 5 e - → M n 2 +

Porque o M n precisa de 5 elétrons para passar de NOX +7 para NOX +2.

Como o enunciado informa que estamos em meio ácido, vamos colocar H + no membro que está com déficit de cargas positivas.

Olhando ali pra semi-reação, a gente vê que temos 2 cargas positivas no lado direito e 6 cargas negativas no lado esquerdo. Precisamos de 8 H + no lado esquerdo para respeitar o princípio da neutralidade. E colocamos água do outro lado para balancear os H e O .

M n O 4 - + 5 e - + 8 H + → M n 2 + + 4 H 2 O

Para a semi-reação de oxidação:

N O 2 - → N O 3 - + 2 e -

Porque o N perde dois elétrons para passar de NOX +5 para NOX +3. Ajustando as cargas com a adição de H + e adicionando água para balancear H e O , chegamos a:

H 2 O + N O 2 - → N O 3 - + 2 e - + 2 H +

Como o número de elétrons ganhos deve ser igual ao número de elétrons cedidos, precisamos multiplicar as equações de modo que o número de elétrons em ambas seja o mesmo.

Temos 5 elétrons em uma e 2 elétrons em outra. O MMC de 5 e 2 é 10. Portanto, vamos multiplicar a primeira equação por 2 e a segunda por 5, chegando a:

2 M n O 4 - + 10 e - + 16 H + → 2 M n 2 + + 8 H 2 O

5 H 2 O + 5 N O 2 - → 5 N O 3 - + 10 e - + 10 H +

Agora sim os números de elétrons estão iguais!

Vamos juntar as duas reações somando elas:

2 M n O 4 - + 10 e - + 16 H + → 2 M n 2 + + 8 H 2 O

          5 H 2 O + 5 N O 2 - → 5 N O 3 - + 10 e - + 10 H +          

2 M n O 4 - + 10 e - + 16 H + +   5 H 2 O + 5 N O 2 - → 2 M n 2 + + 8 H 2 O + 5 N O 3 - + 10 e - + 10 H +          

E simplificamos, cortando quem aparece dos dois lados. Nessa etapa, os elétrons devem desaparecer, pois forçamos o fato de que o número de elétrons fosee igual nos dois lados!

2 M n O 4 - + 6 H + + 5 N O 2 - → 2 M n 2 + + 3 H 2 O + 5 N O 3 -          

Equação balanceada!

Passo 2

b) Começamos pela identificação de quem sofre oxidação e quem sofre redução, certo?

Agora escrevemos as semi-reações de oxidação e redução separadas, incluindo os elétrons ganhos ou perdidos.

M n O 4 - + 3 e - → M n O 2

Porque o M n precisa de 3 elétrons para passar de NOX +7 para NOX +4.

Como o enunciado informa que estamos em meio alcalino (básico), vamos colocar O H - no membro que está com déficit de cargas negativas.

Olhando ali pra semi-reação, a gente vê que tem 4 cargas negativas do lado esquerdo, enquanto o lado direito está neutro. Vamos adicionar 4 O H - no lado direitoo para respeitar o princípio da neutralidade. E colocamos água do outro lado para balancear os H e O .

M n O 4 - + 3 e - + 2 H 2 O → M n O 2 + 4 O H -

Para a semi-reação de oxidação:

Z n o → Z n O 2 2 - + 2 e -

Porque o Z n perde 2 elétrons para passar de NOX 0 para NOX +2.

Ajustando as cargas com a adição de O H - e adicionando água para balancear H e O , chegamos a:

Z n o + 4 O H - → Z n O 2 2 - + 2 e - + 2 H 2 O

Como o número de elétrons ganhos deve ser igual ao número de elétrons cedidos, vamos multiplicar a semi-reação de redução por 2 e a semi-reação de oxidação por 3, obtendo:

2 M n O 4 - + 6 e - + 4 H 2 O → 2 M n O 2 + 8 O H -

3 Z n o + 12 O H - → 3 Z n O 2 2 - + 6 e - + 6 H 2 O

Agora sim os números de elétrons estão iguais!

Vamos juntar as duas reações somando elas:

2 M n O 4 - + 6 e - + 4 H 2 O → 2 M n O 2 + 8 O H -

  3 Z n o + 12 O H - → 3 Z n O 2 2 - + 6 e - + 6 H 2 O  

2 M n O 4 - + 6 e - + 4 H 2 O + 3 Z n o + 12 O H - → 2 M n O 2 + 8 O H - + 3 Z n O 2 2 - + 6 e - + 6 H 2 O

E simplificando, cortando quem aparece dos dois lados:

2 M n O 4 - + 3 Z n o + 4 O H - → 2 M n O 2 + 3 Z n O 2 2 - + 2 H 2 O

E chegamos à equação balanceada!

Resposta

a) 2 M n O 4 - + 6 H + + 5 N O 2 - → 2 M n 2 + + 3 H 2 O + 5 N O 3 -          

b) 2 M n O 4 - + 3 Z n o + 4 O H - → 2 M n O 2 + 3 Z n O 2 2 - + 2 H 2 O

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