Escreva as semi-equações, calcule o potencial total e balanceie as seguintes equações globais: MnO4^-+H2 SO3 SO4 ^2-+Mn^2+ (meio ácido)

Passo 1

Beleza, vamos começar entendendo o que a questão está pedindo. Temos uma reação química envolvendo íons de permanganato ( MnO4^-) e ácido sulfuroso ( H2SO3) que resulta em sulfato ( SO4^2-) e íons manganês ( Mn^2+). Nosso objetivo é:
  1. Escrever as semi-equações de redução e oxidação.
  2. Calcular o potencial total da reação.
  3. 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:
MnO4^- + H2SO3 SO4^2- + Mn^2+
  • O manganês no permanganato ( MnO4^-) está passando de +7 para +2 no Mn^2+, então está sendo reduzido.
  • O enxofre no ácido sulfuroso ( H2SO3) está passando de +4 para +6 no sulfato ( SO4^2-), então está sendo oxidado.

Passo 3

Agora, vamos escrever as semi-equações separadamente.
Semi-equação de redução (MnO₄⁻ para Mn²⁺):
MnO4^- Mn^2+
Semi-equação de oxidação (H₂SO₃ para SO₄²⁻):
H2SO3 SO4^2-

Passo 4

Vamos balancear cada semi-equação. Primeiro, a de redução.
Balanceando a redução:
  1. Balancear o manganês:
    MnO4^- Mn^2+
  2. Balancear o oxigênio adicionando água ( H2O):
    MnO4^- Mn^2+ + 4H2O
  3. Balancear o hidrogênio adicionando íons H⁺:
    8H^+ + MnO4^- Mn^2+ + 4H2O
  4. Balancear a carga adicionando elétrons:
    8H^+ + MnO4^- + 5e^- Mn^2+ + 4H2O
Semi-equação de redução balanceada:
8H^+ + MnO4^- + 5e^- Mn^2+ + 4H2O

Passo 5

Agora, vamos balancear a semi-equação de oxidação.
Balanceando a oxidação:
  1. Balancear o enxofre:
    H2SO3 SO4^2-
  2. Balancear o oxigênio adicionando água ( H2O):
    H2SO3 + H2O SO4^2-
  3. Balancear o hidrogênio adicionando íons H⁺:
    H2SO3 + H2O SO4^2- + 4H^+
  4. Balancear a carga adicionando elétrons:
    H2SO3 + H2O SO4^2- + 4H^+ + 2e^-
Semi-equação de oxidação balanceada:
H2SO3 + H2O SO4^2- + 4H^+ + 2e^-

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:
    16H^+ + 2MnO4^- + 10e^- 2Mn^2+ + 8H2O
  • A semi-equação de oxidação por 5:
    5H2SO3 + 5H2O 5SO4^2- + 20H^+ + 10e^-

Passo 7

Agora, somamos as duas semi-equações para obter a equação global balanceada. Os elétrons se cancelam:
16H^+ &+ 2MnO4^- + 10e^- 2Mn^2+ + 8H2O + 5H2SO3 &+ 5H2O 5SO4^2- + 20H^+ + 10e^- hline 16H^+ &+ 2MnO4^- + 5H2SO3 + 5H2O 2Mn^2+ + 8H2O + 5SO4^2- + 20H^+
Simplificando os termos que aparecem dos dois lados:
  • Subtraímos 16H^+ de ambos os lados: 5H2SO3 + 2MnO4^- 2Mn^2+ + 5SO4^2- + 8H2O

Passo 8

Por último, vamos calcular o potencial total da reação. Para isso, precisamos dos potenciais padrões de redução:
  • Redução do permanganato:
    MnO4^- + 8H^+ + 5e^- Mn^2+ + 4H2O E^circ = +1,51, V
  • 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 de SO4^2- a H2SO3 seja E^circ = -0,20, V (valor hipotético para este exemplo).
Potencial total da reação:
E^circcelula = E^circredução - E^circoxidação = 1,51, V - (-0,20, V) = 1,71, Vçãçã
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:
5H2SO3 + 2MnO4^- 2Mn^2+ + 5SO4^2- + 8H2O
E o potencial total da reação é aproximadamente 1,71, V.

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