Considere a seguinte reação não balanceada em meio ácido:
\mathrm{KMnO}_{4}+\mathrm{KI}+\mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4} \rightarrow \mathrm{MnSO}_{4}+\mathrm{I}_{2}+\mathrm{K}_{2} \mathrm{SO}_{4}+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}
a) Balanceie essa reação redox.
b) Identifique o agente oxidante e o agente redutor da reação.

Passo 1

O enunciado dá a reação não balanceada em meio ácido
\mathrm{KMnO}_{4} + \mathrm{KI} + \mathrm{H}_{2}\mathrm{SO}_{4} \longrightarrow \mathrm{MnSO}_{4} + \mathrm{I}_{2} + \mathrm{K}_{2}\mathrm{SO}_{4} + \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}
e pede (a) o balanceamento por oxirredução e (b) a identificação do agente oxidante e do agente redutor. Vamos usar o método das semi-reações em meio ácido.

Passo 2

Escrevemos as semi-reações em forma iônica, separando redução e oxidação.
Redução (permanganato para manganês(II)):
\mathrm{MnO}_{4}^{-} \longrightarrow \mathrm{Mn}^{2+}
Oxidação (iodeto para iodo molecular):
\mathrm{I}^{-} \longrightarrow \tfrac12\,\mathrm{I}_{2}

Passo 3

Balanceamos cada semi-reação em meio ácido:
Redução
  1. Balancear oxigênios com água: já há 4 O em \mathrm{MnO}_{4}^{-}, então
\mathrm{MnO}_{4}^{-} \longrightarrow \mathrm{Mn}^{2+} + 4\,\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}
  1. Balancear hidrogênios com \mathrm{H}^{+}: há 8 H em 4\,\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}, então
\mathrm{MnO}_{4}^{-} + 8\,\mathrm{H}^{+} \longrightarrow \mathrm{Mn}^{2+} + 4\,\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}
  1. Balancear cargas com elétrons: carga à esquerda = -1+8=+7; à direita = +2. Precisamos de 5 e^{-} à esquerda para igualar:
\mathrm{MnO}_{4}^{-} + 8\,\mathrm{H}^{+} + 5\,\mathrm{e}^{-} \longrightarrow \mathrm{Mn}^{2+} + 4\,\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}
Oxidação
  1. Já está balanceado em átomos de I se escrevermos I^{-} → ½ I_{2}, mas é mais prático dobrar para evitar fração no final. Primeiro balanceamos como dado:
\mathrm{I}^{-} \longrightarrow \tfrac12\,\mathrm{I}_{2}
  1. Balancear elétrons: à esquerda carga = –1; à direita =0. Então soma-se 1 e^{-} à direita:
\mathrm{I}^{-} \longrightarrow \tfrac12\,\mathrm{I}_{2} + \mathrm{e}^{-}

Passo 4

Igualamos o número de elétrons trocados. A redução usa 5 e^{-}, a oxidação 1 e^{-}, então multiplicamos a oxidação por 5:
5\,\mathrm{I}^{-} \longrightarrow \tfrac52\,\mathrm{I}_{2} + 5\,\mathrm{e}^{-}
Agora somamos com a redução, cancelando os 5 e^{-}:
\mathrm{MnO}_{4}^{-} + 8\,\mathrm{H}^{+} + 5\,\mathrm{I}^{-} \longrightarrow \mathrm{Mn}^{2+} + 4\,\mathrm{H}_{2}\mathrm{O} + \tfrac52\,\mathrm{I}_{2}
Multiplicamos tudo por 2 para eliminar fração em I_{2}:
2\,\mathrm{MnO}_{4}^{-} + 16\,\mathrm{H}^{+} + 10\,\mathrm{I}^{-} \longrightarrow 2\,\mathrm{Mn}^{2+} + 8\,\mathrm{H}_{2}\mathrm{O} + 5\,\mathrm{I}_{2}

Passo 5

Voltamos ao meio molecular, reintroduzindo os contra-íons:
  • Cada \mathrm{KMnO}_{4} fornece \mathrm{MnO}_{4}^{-} + \mathrm{K}^{+}.
  • Cada \mathrm{KI} fornece \mathrm{I}^{-} + \mathrm{K}^{+}.
  • Cada \mathrm{H}_{2}\mathrm{SO}_{4} fornece 2\,\mathrm{H}^{+} + \mathrm{SO}_{4}^{2-}.
  • Os produtos iônicos 2\,\mathrm{Mn}^{2+}, 5\,\mathrm{I}_{2}, 8\,\mathrm{H}_{2}\mathrm{O} se combinam com \mathrm{SO}_{4}^{2-} e \mathrm{K}^{+} para formar \mathrm{MnSO}_{4}, \mathrm{K}_{2}\mathrm{SO}_{4} e a água.
O balanceamento completo em moléculas fica (coeficientes inteiros mínimos):
2\,\mathrm{KMnO}_{4} + 10\,\mathrm{KI} + 8\,\mathrm{H}_{2}\mathrm{SO}_{4} \longrightarrow 2\,\mathrm{MnSO}_{4} + 5\,\mathrm{I}_{2} + 6\,\mathrm{K}_{2}\mathrm{SO}_{4} + 8\,\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}

Passo 6

Verificação rápida:
  • K: 2 + 10 = 12 à esquerda, 6\times2 = 12 à direita.
  • Mn: 2 vs. 2.
  • I: 10 vs. 5\times2=10.
  • S: 8 vs. 2 + 6 = 8.
  • H: 8\times2=16 vs. 8\times2=16.
  • O: 2\times4 +8\times4=8+32=40 vs. 2\times4 +6\times4 +8=8+24+8=40.

Passo 7

Na reação, o permanganato \mathrm{MnO}_{4}^{-} é reduzido e, portanto, é o agente oxidante. O íon iodeto \mathrm{I}^{-} é oxidado a \mathrm{I}_{2} e, portanto, é o agente redutor.

Resposta

(a)
2\,\mathrm{KMnO}_{4} + 10\,\mathrm{KI} + 8\,\mathrm{H}_{2}\mathrm{SO}_{4} \longrightarrow 2\,\mathrm{MnSO}_{4} + 5\,\mathrm{I}_{2} + 6\,\mathrm{K}_{2}\mathrm{SO}_{4} + 8\,\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}
(b) Agente oxidante: \mathrm{KMnO}_{4} (ou \mathrm{MnO}_{4}^{-}).
Agente redutor: \mathrm{KI} (ou \mathrm{I}^{-}).

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