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)

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:
MnO2 + HCl MnCl2 + H2O

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:
MnO2 + 4 HCl MnCl2 + 2 H2O + Cl2

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:
MnO2 + H2SO4 MnSO4 + H2O

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:
MnO2 + H2SO4 MnSO4 + 2 H2O

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:
MnO2 + NaOH Na2MnO4 + H2O

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:
MnO2 + 2 NaOH Na2MnO4 + H2O

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:
  1. Reação com HCl:
    MnO2 + 4 HCl MnCl2 + 2 H2O + Cl2
    • MnO₂: Mn (+4), O (-2)
    • HCl: H (+1), Cl (-1)
    • MnCl₂: Mn (+2), Cl (-1)
    • H₂O: H (+1), O (-2)
    • Cl₂: Cl (0)
  2. Reação com H₂SO₄:
    MnO2 + H2SO4 MnSO4 + 2 H2O
    • MnO₂: Mn (+4), O (-2)
    • H₂SO₄: H (+1), S (+6), O (-2)
    • MnSO₄: Mn (+2), S (+6), O (-2)
    • H₂O: H (+1), O (-2)
  3. Reação com NaOH:
    MnO2 + 2 NaOH Na2MnO4 + H2O
    • MnO₂: Mn (+4), O (-2)
    • NaOH: Na (+1), O (-2), H (+1)
    • Na₂MnO₄: Na (+1), Mn (+6), O (-2)
    • H₂O: H (+1), O (-2)

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