Balanceie a equação a seguir em meio ácido, usando o método das semireações:
MnO4^-+Fe^2+ Mn^2++Fe^3+
  1. Identifique o NOX de todos os elementos antes e depois da reação.
  2. Balanceie a equação, levando em consideração a conservação da massa e da carga.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício de balancear a equação química em meio ácido usando o método das semireações. O que a gente precisa aqui é identificar os números de oxidação (NOX) de todos os elementos antes e depois da reação, e depois balancear a equação garantindo que tanto a massa quanto a carga estejam conservadas. Vamos lá!

Passo 2

Primeiro, vamos identificar os números de oxidação (NOX) de cada elemento nos reagentes e nos produtos.
Nos reagentes:
  • Na permanganato de potássio ( ):
    • O oxigênio geralmente tem NOX = -2.
    • Como há 4 oxigênios, total dos oxigênios = .
    • A carga total do íon é -1, então o NOX do manganês ( ) deve ser +7 para equilibrar: .
  • No íon ferro ( ):
    • O ferro tem NOX = +2.
Nos produtos:
  • No íon :
    • O manganês tem NOX = +2.
  • No íon :
    • O ferro tem NOX = +3.

Passo 3

Agora que sabemos os números de oxidação, vamos identificar quais elementos estão sendo oxidados e reduzidos.
  • Manganês ( ): passa de +7 no para +2 no . Isso é uma redução, pois o número de oxidação diminuiu.
  • Ferro ( ): passa de +2 no para +3 no . Isso é uma oxidação, pois o número de oxidação aumentou.

Passo 4

Vamos separar a reação em duas semireações: uma para a redução do manganês e outra para a oxidação do ferro.
Semireação de redução (Mn):
MnO4^- Mn^2+
Semireação de oxidação (Fe):
Fe^2+ Fe^3+

Passo 5

Agora, vamos balancear cada semireação individualmente. Como estamos em meio ácido, vamos usar MnO4^- Mn^2+ e MnO4^- Mn^2+ + 4H2O para balancear os hidrogênios e oxigênios.
Balanceando a semireação de redução:
  1. Balancear o manganês:
MnO4^- + 8H^+ Mn^2+ + 4H2O
  1. Balancear os oxigênios adicionando MnO4^- + 8H^+ + 5e^- Mn^2+ + 4H2O :
Fe^2+ Fe^3+ + e^-
  1. Balancear os hidrogênios adicionando :
  1. Balancear as cargas adicionando elétrons ( ):
Balanceando a semireação de oxidação:

Passo 6

Agora, vamos igualar o número de elétrons nas duas semireações para que eles se cancelem. Na semireação de redução, temos 5 elétrons, e na de oxidação, temos 1 elétron. Então, multiplicamos a semireação de oxidação por 5:
Semireação de oxidação multiplicada por 5:
5Fe^2+ 5Fe^3+ + 5e^-

Passo 7

Agora, somamos as duas semireações:
MnO4^- + 8H^+ + 5e^- + 5Fe^2+ Mn^2+ + 4H2O + 5Fe^3+ + 5e^-
Os elétrons se cancelam:
MnO4^- + 8H^+ + 5Fe^2+ Mn^2+ + 4H2O + 5Fe^3+

Resposta

A equação balanceada em meio ácido é:
MnO4^- + 8H^+ + 5Fe^2+ Mn^2+ + 4H2O + 5Fe^3+

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