Para as duas equações químicas a seguir, mostre o número de oxidação de cada átomo (em cada composto), identifique quem são os agentes oxidante e redutor, e faça o balanceamento de ambas.
b) KMnO4(aq)+KCl(aq)+H2 SO4(aq) K2 SO4(aq)+MnSO4(aq)+Cl2(g)+H2 O(l)

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão pede para a gente determinar os números de oxidação de cada átomo na reação química dada, identificar os agentes oxidante e redutor, e por fim, balancear a equação. Para isso, vamos precisar entender um pouco sobre números de oxidação, reações redox e o método de balanceamento por meio de semi-reações.

Passo 2

Primeiro, vamos atribuir os números de oxidação a cada átomo em todos os compostos da reação. Lembrando que:
  • O número de oxidação de um átomo em seu estado puro é 0.
  • Para íons monoatômicos, o número de oxidação é igual à carga do íon.
  • Em compostos neutros, a soma dos números de oxidação deve ser igual a 0.
Vamos lá:
Reagentes:
  • KMnO4:
    • K geralmente tem +1.
    • O oxigênio tem -2.
    • Assim, para Mn: +1 + Mn + 4(-2) = 0 Rightarrow Mn = +7.
  • KCl:
    • K é +1.
    • Cl é -1.
  • H2SO4:
    • H é +1.
    • O é -2.
    • S (enxofre): 2(+1) + S + 4(-2) = 0 Rightarrow S = +6.
Produtos:
  • K2SO4:
    • K é +1.
    • S é +6.
    • O é -2.
  • MnSO4:
    • S é +6.
    • O é -2.
    • Mn: $ \mathrm{Mn} + (+6) + 4(-2) = 0 \Rightarrow \mathrm{Mn} = +2$.
  • Mn + (+6) + 4(-2) = 0 Rightarrow Mn = +2:
    • Cl em forma elementar é 0.
  • Cl2:
    • H é +1.
    • O é -2.

Passo 3

Agora que temos os números de oxidação, vamos identificar quais elementos estão sendo oxidados e reduzidos:
  • Mn muda de +7 em KMnO4 para +2 em MnSO4. Como o número de oxidação diminui, o Mn está sendo reduzido.
  • Cl vai de -1 em KCl para 0 em Cl2. Aqui, o número de oxidação aumenta, então o Cl está sendo oxidado.
Agente oxidante: É a substância que faz a oxidação de outra, ou seja, que é reduzida. Neste caso, KMnO4.
Agente redutor: É a substância que faz a redução de outra, ou seja, que é oxidada. Aqui, KCl.

Passo 4

Vamos agora balancear a equação usando o método das semi-reações.
Semi-reação de redução (Mn):
MnO4^- + 8H^+ + 5e^- Mn^2+ + 4H2O
Semi-reação de oxidação (Cl):
2Cl^- Cl2 + 2e^-
Para igualar o número de elétrons, multiplicamos a semi-reação de redução por 2 e a de oxidação por 5:
2MnO4^- + 16H^+ + 10e^- 2Mn^2+ + 8H2O
10Cl^- 5Cl2 + 10e^-
Somando as duas semi-reações:
2MnO4^- + 16H^+ + 10Cl^- 2Mn^2+ + 5Cl2 + 8H2O
Agora, vamos inserir os íons nos compostos originais:
  • KMnO4 fornece K^+ e MnO4^-.
  • KCl fornece K^+ e Cl^-.
  • H2SO4 fornece H^+ e SO4^2-.
  • Nos produtos, temos K2SO4, MnSO4, Cl2 e H2O.
Balanceando os íons de potássio (K) e sulfato ( SO4^2-), chegamos à seguinte equação balanceada:

Resposta

2, KMnO4(aq) + 10, KCl(aq) + 8, H2SO4(aq) 6, K2SO4(aq) + 2, MnSO4(aq) + 5, Cl2(g) + 8, H2O(l)

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