Escreva as semi-equações, calcule o potencial total e balanceie as seguintes equações globais:
(meio ácido)
Passo 1
Beleza, vamos começar entendendo o que a questão está pedindo. Temos uma reação química envolvendo íons de permanganato (
) e ácido sulfuroso (
) que resulta em sulfato (
) e íons manganês (
). Nosso objetivo é:
- Escrever as semi-equações de redução e oxidação.
- Calcular o potencial total da reação.
- Balancear a equação global da reação.
Para isso, vamos precisar entender um pouco sobre reações redox (oxidação e redução) e como balanceá-las em meio ácido.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar quais espécies estão sendo reduzidas e quais estão sendo oxidadas. Olhando para a reação:
- O manganês no permanganato (
) está passando de +7 para +2 no , então está sendo reduzido. - O enxofre no ácido sulfuroso (
) está passando de +4 para +6 no sulfato ( ), então está sendo oxidado.
Passo 3
Agora, vamos escrever as semi-equações separadamente.
Semi-equação de redução (MnO₄⁻ para Mn²⁺):
Semi-equação de oxidação (H₂SO₃ para SO₄²⁻):
Passo 4
Vamos balancear cada semi-equação. Primeiro, a de redução.
Balanceando a redução:
-
Balancear o manganês:
-
Balancear o oxigênio adicionando água (
):
-
Balancear o hidrogênio adicionando íons H⁺:
-
Balancear a carga adicionando elétrons:
Semi-equação de redução balanceada:
Passo 5
Agora, vamos balancear a semi-equação de oxidação.
Balanceando a oxidação:
-
Balancear o enxofre:
-
Balancear o oxigênio adicionando água (
):
-
Balancear o hidrogênio adicionando íons H⁺:
-
Balancear a carga adicionando elétrons:
Semi-equação de oxidação balanceada:
Passo 6
Agora que temos as duas semi-equações balanceadas, precisamos igualar o número de elétrons trocados para que possam se cancelar na equação final. Observamos que:
- A semi-equação de redução envolve 5 elétrons.
- A semi-equação de oxidação envolve 2 elétrons.
O menor múltiplo comum entre 5 e 2 é 10. Então, multiplicamos:
-
A semi-equação de redução por 2:
-
A semi-equação de oxidação por 5:
Passo 7
Agora, somamos as duas semi-equações para obter a equação global balanceada. Os elétrons se cancelam:
Simplificando os termos que aparecem dos dois lados:
- Subtraímos
de ambos os lados:
Passo 8
Por último, vamos calcular o potencial total da reação. Para isso, precisamos dos potenciais padrões de redução:
-
Redução do permanganato:
-
Oxidação do ácido sulfuroso:
Como temos a semi-equação de oxidação, precisamos inverter o potencial de redução para obter o potencial de oxidação. Supondo que o potencial padrão para a redução dea seja (valor hipotético para este exemplo).
Potencial total da reação:
Obs: Os valores de potenciais podem variar dependendo da fonte. Certifique-se de usar os valores corretos para cálculos precisos.
Resposta
A equação global balanceada da reação em meio ácido é:
E o potencial total da reação é aproximadamente
.