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.
(d)

Passo 1

Beleza, vamos resolver essa equação de oxirredução que envolve o óxido de ferro (Fe₃O₄) e o permanganato (MnO₄⁻). A matéria aqui é Química, especificamente sobre reações de oxidação e redução em meios ácido e básico. Para resolver, vamos precisar identificar quais elementos estão sendo oxidados e reduzidos, balancear a equação usando o método de oxirredução e indicar os agentes oxidante e redutor.

Passo 2

Primeiro, vamos separar a reação em duas partes: a que ocorre a oxidação e a que ocorre a redução. Para isso, precisamos identificar os estados de oxidação de cada elemento nos reagentes e produtos.

Passo 3

Analisando Fe₃O₄:
  • O oxigênio geralmente tem estado de oxidação -2.
  • Há 4 oxigênios: total de -8.
  • Como a molécula é neutra, os 3 ferros precisam totalizar +8.
  • Então, cada Fe tem +8/3 ≈ +2.67 (mas geralmente consideramos que Fe₃O₄ é composto de Fe²⁺ e Fe³⁺).
Analisando MnO₄⁻:
  • O oxigênio é -2, totalizando -8 para 4 oxigênios.
  • A carga total é -1, então o Mn deve estar +7.
Nos produtos, Fe₂O₃:
  • Oxigênio -2, totalizando -6 para 3 oxigênios.
  • Os 2 ferros precisam totalizar +6, ou seja, cada Fe está +3.
E MnO₂:
  • Oxigênio -2, totalizando -4.
  • O Mn está +4.

Passo 4

Agora, identificamos as mudanças nos estados de oxidação:
  • O Fe passa de aproximadamente +2.67 para +3: aumenta de estado, ou seja, é oxidado.
  • O Mn passa de +7 para +4: diminui de estado, ou seja, é reduzido.

Passo 5

Com isso:
  • Elemento que sofre oxidação: Ferro (Fe).
  • Elemento que sofre redução: Manganês (Mn).
  • Agente oxidante: Permanganato (MnO₄⁻), que causa a oxidação do Fe.
  • Agente redutor: Óxido de ferro (Fe₃O₄), que causa a redução do Mn.

Passo 6

Agora, vamos balancear a equação em meio ácido e básico usando o método de oxirredução.
Em meio ácido:
  1. Escrevemos as semirreações:
    • Oxidação: Fe₃O₄ → Fe₂O₃
    • Redução: MnO₄⁻ → MnO₂
  2. Balanceamos os átomos que mudam de oxidação.
  3. Balanceamos o oxigênio adicionando H₂O.
  4. Balanceamos o hidrogênio adicionando H⁺.
  5. Balanceamos as cargas adicionando elétrons.
  6. Igualamos o número de elétrons nas duas semirreações e somamos.
Resultado balanceado em meio ácido:
Em meio básico:
  1. Partimos da equação balanceada em meio ácido.
  2. Adicionamos OH⁻ para neutralizar os H⁺.
  3. Simplificamos a equação resultante.
Resultado balanceado em meio básico:
Simplificando:

Resposta

A equação balanceada em meio ácido é:
Em meio básico:
Elemento que sofre oxidação: Ferro (Fe)
Elemento que sofre redução: Manganês (Mn)
Agente oxidante: Permanganato (MnO₄⁻)
Agente redutor: Óxido de ferro (Fe₃O₄)

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