Complete e faça o balanceamento das seguintes equações, e identifique os agentes de oxidação e de redução:
\mathrm{As}(s)+\mathrm{ClO}_{3}^{-}(a q) \longrightarrow \mathrm{H}_{3} \mathrm{AsO}_{3}(a q)+\mathrm{HClO}(a q) (meio ácido)

Passo 1

O enunciado dá a reação em meio ácido
\mathrm{As}(s) + \mathrm{ClO}_{3}^{-}(aq) \longrightarrow \mathrm{H}_{3}\mathrm{AsO}_{3}(aq) + \mathrm{HClO}(aq)
e pede (1) o balanceamento usando reações semirreação em meio ácido e (2) a identificação do agente oxidante e do agente redutor. Vamos usar o método das semi-reações: separar em oxidação e redução, balancear O e H com \mathrm{H}_2\mathrm{O} e \mathrm{H}^+, equalizar elétrons e recompor.

Passo 2

Escrevemos a semi-reação de oxidação (As → H_{3}As O_{3}). Balanceando As, O, H e carga:
\mathrm{As}(s)\longrightarrow \mathrm{H}_{3}\mathrm{AsO}_{3}(aq)
Para O: adicionamos 3\,\mathrm{H}_2\mathrm{O} no lado esquerdo.
Para H: sobram 6 H à esquerda e 3 à direita, então colocamos 3\,\mathrm{H}^+ à direita.
Para carga: Lado esquerdo neutro, direito fica +3, então balanceamos com 3\;e^- também à direita.
Resultado:
\mathrm{As}(s) + 3\,\mathrm{H}_2\mathrm{O} \longrightarrow \mathrm{H}_{3}\mathrm{AsO}_{3}(aq) + 3\,\mathrm{H}^+ + 3\,e^-

Passo 3

Escrevemos a semi-reação de redução (Cl O_{3} ^{-}\to HClO). Balanceando O, H e carga:
\mathrm{ClO}_{3}^{-}(aq)\longrightarrow \mathrm{HClO}(aq)
Para O: tiramos 2 O da esquerda, adicionando 2\,\mathrm{H}_2\mathrm{O} à direita.
Para H: surgem 4+1=5 H na direita, então colocamos 5\,\mathrm{H}^+ no lado esquerdo.
Para carga: Lado esquerdo fica -1+5=+4, lado direito neutro, então adicionamos 4\,e^- ao lado esquerdo.
Resultado:
\mathrm{ClO}_{3}^{-}(aq) + 5\,\mathrm{H}^+ + 4\,e^- \longrightarrow \mathrm{HClO}(aq) + 2\,\mathrm{H}_2\mathrm{O}

Passo 4

Equalizamos elétrons: a oxidação libera 3\,e^- e a redução consome 4\,e^-. Mínimo múltiplo comum é 12, então multiplicamos a semi-reação de oxidação por 4 e a de redução por 3:
4\times(oxidação):
4\,\mathrm{As}(s) + 12\,\mathrm{H}_2\mathrm{O} \longrightarrow 4\,\mathrm{H}_{3}\mathrm{AsO}_{3} + 12\,\mathrm{H}^+ +12\,e^-
3\times(redução):
3\,\mathrm{ClO}_{3}^{-} +15\,\mathrm{H}^+ +12\,e^- \longrightarrow 3\,\mathrm{HClO} +6\,\mathrm{H}_2\mathrm{O}

Passo 5

Somamos as duas semi-reações e cancelamos espécies iguais:
  • 12\,e^- desaparecem
  • 12\,\mathrm{H}^+ de um lado cancelam 12 dos 15 do outro, sobrando 3\,\mathrm{H}^+ no lado reagente
  • 6\,\mathrm{H}_2\mathrm{O} do lado produto cancelam 6 dos 12 do reagente, sobrando 6\,\mathrm{H}_2\mathrm{O} também no reagente
Equação global balanceada:
4\,\mathrm{As}(s) + 3\,\mathrm{ClO}_{3}^{-}(aq) + 6\,\mathrm{H}_2\mathrm{O} + 3\,\mathrm{H}^+ \longrightarrow 4\,\mathrm{H}_{3}\mathrm{AsO}_{3}(aq) + 3\,\mathrm{HClO}(aq)

Passo 6

Identificamos os agentes:
  • A espécie que se oxida é \mathrm{As}(0)\to\mathrm{As}^{+3}; logo, \mathrm{As}(s) é agente redutor.
  • A espécie que se reduz é \mathrm{ClO}_{3}^{-}\to\mathrm{ClO};; logo, \mathrm{ClO}_{3}^{-} é agente oxidante.

Resposta

A equação balanceada em meio ácido é:
4\,\mathrm{As}(s) + 3\,\mathrm{ClO}_{3}^{-}(aq) + 6\,\mathrm{H}_2\mathrm{O} + 3\,\mathrm{H}^+ \longrightarrow 4\,\mathrm{H}_{3}\mathrm{AsO}_{3}(aq) + 3\,\mathrm{HClO}(aq)
Agente redutor: \mathrm{As}(s)
Agente oxidante: \mathrm{ClO}_{3}^{-}

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