Escreva as equações químicas para as reações dos seguintes óxidos com soluções aquosas dos ácidos clorídrico e sulfúrico, ou com uma solução aquosa de hidróxido de sódio. Em cada caso, determine o estado de oxidação (também conhecido como número de oxidação NOX) dos cátions e ânions nos compostos. DICA: Utilize as tabelas de cátions e ánions disponíveis no Moodle.
g) Óxido de manganês(IV)
g) Óxido de manganês(IV)
Passo 1
Beleza, vamos entender o que a questão tá pedindo. A gente precisa escrever as equações químicas das reações do óxido de manganês(IV), que é o MnO₂, com três soluções diferentes: ácido clorídrico (HCl), ácido sulfúrico (H₂SO₄) e hidróxido de sódio (NaOH). Além disso, temos que determinar o estado de oxidação (NOX) dos cátions e ânions em cada composto envolvido. Pra isso, vamos usar as tabelas de cátions e ânions que geralmente mostram os estados de oxidação de cada elemento.
Passo 2
Primeiro, vamos ver a reação do MnO₂ com o ácido clorídrico (HCl). Sabemos que óxidos metálicos como o MnO₂ reagem com ácidos formando sais e água. Nesse caso, o manganês vai reagir com o HCl para formar cloreto de manganês(II) e água. Vamos escrever a equação não balanceada:
Passo 3
Agora, vamos balancear essa equação. Olhando os átomos de cada lado:
- Mn: 1 em ambos os lados
- O: 2 no lado dos reagentes e 1 na água, então precisamos de 2 H₂O
- H: 2 nas 2 H₂O e 1 no HCl, totalizando 4 HCl
- Cl: 4 do HCl e 2 do MnCl₂, sobrando 2 Cl que vão virar Cl₂
A equação balanceada fica:
Passo 4
Vamos determinar agora os estados de oxidação:
-
MnO₂:
- Mn: +4
- O: -2
-
HCl:
- H: +1
- Cl: -1
-
MnCl₂:
- Mn: +2
- Cl: -1
-
H₂O:
- H: +1
- O: -2
-
Cl₂:
- Cl: 0 (porque é elemento puro)
Passo 5
Agora, vamos para a reação com ácido sulfúrico (H₂SO₄). O MnO₂ reage com H₂SO₄ formando sulfato de manganês(II) e água. Escrevendo a equação não balanceada:
Passo 6
Balanceando a equação:
- Mn: 1 em ambos os lados
- O: 2 do MnO₂ + 4 do H₂SO₄ = 6 no reagente; do lado dos produtos: 4 do MnSO₄ + 2 da água = 6
- H: 2 do H₂SO₄ + 2 da água = 4 H no reagente, balanceando com 2 H₂O
A equação balanceada fica:
Passo 7
Determinação dos estados de oxidação nessa reação:
-
MnO₂:
- Mn: +4
- O: -2
-
H₂SO₄:
- H: +1
- S: +6
- O: -2
-
MnSO₄:
- Mn: +2
- S: +6
- O: -2
-
H₂O:
- H: +1
- O: -2
Passo 8
Por fim, vamos ver a reação com hidróxido de sódio (NaOH). O MnO₂ reage com NaOH formando um sal de manganês e água. A equação não balanceada fica:
Passo 9
Balanceando a equação:
- Mn: 1 em ambos os lados
- O: 2 do MnO₂ + 1 do NaOH = 3 no reagente; do lado dos produtos: 4 do Na₂MnO₄ + 1 da água = 5
- Ajustando com 2 NaOH:
Passo 10
Verificando os estados de oxidação:
-
MnO₂:
- Mn: +4
- O: -2
-
NaOH:
- Na: +1
- O: -2
- H: +1
-
Na₂MnO₄:
- Na: +1
- Mn: +6
- O: -2
-
H₂O:
- H: +1
- O: -2
Resposta
As equações químicas balanceadas e os estados de oxidação dos cátions e ânions são:
-
Reação com HCl:
- MnO₂: Mn (+4), O (-2)
- HCl: H (+1), Cl (-1)
- MnCl₂: Mn (+2), Cl (-1)
- H₂O: H (+1), O (-2)
- Cl₂: Cl (0)
-
Reação com H₂SO₄:
- MnO₂: Mn (+4), O (-2)
- H₂SO₄: H (+1), S (+6), O (-2)
- MnSO₄: Mn (+2), S (+6), O (-2)
- H₂O: H (+1), O (-2)
-
Reação com NaOH:
- MnO₂: Mn (+4), O (-2)
- NaOH: Na (+1), O (-2), H (+1)
- Na₂MnO₄: Na (+1), Mn (+6), O (-2)
- H₂O: H (+1), O (-2)