As equações químicas parciais abaixo representam reações de oxirredução. Faça o balanceamento em meio ácido e em meio básico dessas equações usando o método de oxirredução. Indique o elemento que sofre oxidação, o elemento que sofre redução, o agente oxidante e o agente redutor.
(a) MnO2(s)+PbO2(s) Pb^+2(aq)+MnO4^-(aq)

Passo 1

Beleza, vamos balancear a equação de oxirredução que você me passou tanto em meio ácido quanto em meio básico. A equação é:
MnO2(s) + PbO2(s) Pb^2+(aq) + MnO4^-(aq)
Vamos usar o método de oxirredução para isso. Precisaremos identificar quais elementos estão sendo oxidados e reduzidos, além de saber como balancear átomos e cargas em cada meio.

Passo 2

Primeiro, vamos separar a equação em duas meias reações: uma de oxidação e outra de redução.
  • Oxidação: Substância que perde elétrons.
  • Redução: Substância que ganha elétrons.
Isso vai nos ajudar a balancear os elétrons corretamente em cada meio.

Passo 3

Vamos atribuir os estados de oxidação para identificar quem está oxidando e quem está reduzindo.
  • Mn em MnO2: +4
  • Pb em PbO2: +4
  • Pb em Pb^2+: +2
  • Mn em MnO4^-: +7
Analisando, o Mn passa de +4 para +7 (aumenta, ou seja, oxida) e o Pb passa de +4 para +2 (diminui, ou seja, reduz).
  • Elemento que sofre oxidação: Mn
  • Elemento que sofre redução: Pb

Passo 4

Vamos escrever as meias reações:
  • Oxidação (Mn):
MnO2 MnO4^-
  • Redução (Pb):
PbO2 Pb^2+
Agora, vamos balancear os átomos que não sejam H e O. Nesse caso, Mn e Pb já estão balanceados.

Passo 5

Balanceando os átomos de oxigênio (O) adicionando H2O:
  • Oxidação (Mn):
MnO2 MnO4^- + 2,H2O
  • Redução (Pb):
PbO2 Pb^2+ + 2,H2O

Passo 6

Balanceando os átomos de hidrogênio (H) adicionando H^+ no meio ácido:
  • Oxidação (Mn):
MnO2 + 4,H^+ MnO4^- + 2,H2O
  • Redução (Pb):
PbO2 + 4,H^+ Pb^2+ + 2,H2O

Passo 7

Balanceando a carga adicionando elétrons ( e^-):
  • Oxidação (Mn):
MnO2 + 4,H^+ MnO4^- + 2,H2O + 3,e^-
  • Redução (Pb):
PbO2 + 4,H^+ + 2,e^- Pb^2+ + 2,H2O

Passo 8

Agora, vamos igualar o número de elétrons transferidos nas duas meias reações. O mínimo múltiplo comum entre 3 e 2 é 6.
Multiplicamos a meia reação de oxidação por 2 e a de redução por 3:
  • Oxidação (multiplicada por 2):
2,MnO2 + 8,H^+ 2,MnO4^- + 4,H2O + 6,e^-
  • Redução (multiplicada por 3):
3,PbO2 + 12,H^+ + 6,e^- 3,Pb^2+ + 6,H2O
Agora, somamos as duas meias reações:
2,MnO2 + 3,PbO2 + 20,H^+ 2,MnO4^- + 3,Pb^2+ + 10,H2O

Passo 9

Equilíbrio final em meio ácido:
2,MnO2 + 3,PbO2 + 20,H^+ 2,MnO4^- + 3,Pb^2+ + 10,H2O
Equilíbrio final em meio básico:
Para balancear em meio básico, adicionamos OH^- aos dois lados para neutralizar os H^+:
Adicionar 20,OH^- em ambos os lados:
2,MnO2 + 3,PbO2 + 20,H^+ + 20,OH^- 2,MnO4^- + 3,Pb^2+ + 10,H2O + 20,OH^-
Simplificando, H^+ + OH^- H2O:
2,MnO2 + 3,PbO2 + 20,H2O 2,MnO4^- + 3,Pb^2+ + 10,H2O + 20,OH^-
Subtraindo 10,H2O de ambos os lados:
2,MnO2 + 3,PbO2 + 10,H2O 2,MnO4^- + 3,Pb^2+ + 20,OH^-

Resposta

A equação balanceada em meio ácido é:
2,MnO2 + 3,PbO2 + 20,H^+ 2,MnO4^- + 3,Pb^2+ + 10,H2O
Em meio básico, a equação balanceada fica:
2,MnO2 + 3,PbO2 + 10,H2O 2,MnO4^- + 3,Pb^2+ + 20,OH^-
Resumo:
  • Elemento que sofre oxidação: Manganês (Mn) passa de +4 para +7.
  • Elemento que sofre redução: Chumbo (Pb) passa de +4 para +2.
  • Agente oxidante: PbO2 (causa a oxidação do Mn).
  • Agente redutor: MnO2 (causa a redução do Pb).

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