Escreva equações balanceadas para as seguintes reações:
em solução básica:
c. \mathrm{NO}_{2}{ }^{-}(\mathrm{aq})+\mathrm{Br}_{2}(\mathrm{l}) \rightarrow \mathrm{NO}_{3}{ }^{-}(\mathrm{aq})+\mathrm{Br}^{-}(\mathrm{aq})

Passo 1

O enunciado pede para escrever a equação iônica balanceada, em solução básica, para a reação
\mathrm{NO}_2^-(\mathrm{aq})+\mathrm{Br}_2(\mathrm{l})\rightarrow\mathrm{NO}_3^-(\mathrm{aq})+\mathrm{Br}^-(\mathrm{aq}).
Informações relevantes fornecidas:
  • Reagentes e produtos: \mathrm{NO}_2^-, \mathrm{Br}_2, \mathrm{NO}_3^-, \mathrm{Br}^-.
  • Meio: solução básica (portanto é permitido usar \mathrm{OH}^- e \mathrm{H_2O} para balancear).
    A tarefa é obter a equação iônica balanceada (átomos e carga) usando um método apropriado (meio-reação).

Passo 2

Identificar quem é oxida e quem é reduzido pelo número de oxidação (para entender o fluxo de elétrons).
  • Para \mathrm{NO}_2^-: seja x o NOx de N. Vale x + 2\cdot(-2) = -1\Rightarrow x-4=-1\Rightarrow x=+3. Logo N em \mathrm{NO}_2^- está em +3.
  • Para \mathrm{NO}_3^-: seja y. Vale y + 3\cdot(-2) = -1\Rightarrow y-6=-1\Rightarrow y=+5. Logo N em \mathrm{NO}_3^- está em +5.
    Assim o nitrogênio passa de +3 para +5: perde 2 elétrons → oxidação.
  • Para \mathrm{Br}_2: cada Br tem NOx 0. Em \mathrm{Br}^- o NOx é -1. Cada átomo ganha 1 elétron; o par \mathrm{Br}_2 consome 2 elétrons ao se transformar em 2\mathrm{Br}^- → redução.
Conclusão: nitrogênio é oxidado (libera 2e^-), bromo é reduzido (consome 2e^-). Como o número de elétrons coincide, as meias-reações terão fator simples de combinação.

Passo 3

Montar a meia-reação de oxidação (nitrogênio): começar com a transformação de espécie sem equilibrar H e O ainda:
\mathrm{NO}_2^- \rightarrow \mathrm{NO}_3^-.
Balancear oxigênios acrescentando água onde necessário. À esquerda há 2 O, à direita 3 O, então adiciona-se 1\\ \mathrm{H_2O} ao lado com menos O (esquerda):
\mathrm{NO}_2^- + \mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{NO}_3^-.
Balancear hidrogênios adicionando \mathrm{H}^+ (passo intermediário em meio ácido/base):
à esquerda: 2 H (da água); à direita: 0 H → adicionar 2\\ \mathrm{H}^+ à direita:
\mathrm{NO}_2^- + \mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{NO}_3^- + 2\mathrm{H}^+.
Balancear cargas adicionando elétrons. Carga esquerda: -1. Carga direita: -1 + 2(+1) = +1. Para igualar, adicionar 2e^- ao lado mais positivo (direita):
\mathrm{NO}_2^- + \mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{NO}_3^- + 2\mathrm{H}^+ + 2e^-.
Agora converter para meio básico: eliminar \mathrm{H}^+ adicionando 2\\ \mathrm{OH}^- a ambos os lados (mesmo número que de \mathrm{H}^+):
\mathrm{NO}_2^- + \mathrm{H_2O} + 2\mathrm{OH}^- \rightarrow \mathrm{NO}_3^- + 2\mathrm{H}^+ + 2e^- + 2\mathrm{OH}^-.
No lado direito 2\mathrm{H}^+ + 2\mathrm{OH}^- \rightarrow 2\mathrm{H_2O}. Substituindo e simplificando (corta-se 1\\ \mathrm{H_2O} de cada lado):
\mathrm{NO}_2^- + 2\mathrm{OH}^- \rightarrow \mathrm{NO}_3^- + \mathrm{H_2O} + 2e^-.
Essa é a meia-reação de oxidação balanceada em meio básico.

Passo 4

Montar a meia-reação de redução (bromo):
Começa por escrever a transformação com átomos balanceados:
\mathrm{Br}_2 \rightarrow 2\mathrm{Br}^-.
Balancear cargas adicionando elétrons. Carga esquerda: 0. Carga direita: 2\cdot(-1)=-2. Para igualar, colocar 2e^- no lado esquerdo (os elétrons entram na meia-reação de redução):
\mathrm{Br}_2 + 2e^- \rightarrow 2\mathrm{Br}^-.
Não há O nem H nessa meia-reação, logo ela já está balanceada em meio básico.

Passo 5

Combinar as duas meias-reações de modo que os elétrons se cancelem. As duas envolvem 2e^-, então somam-se diretamente:
Meia-oxidação:
\mathrm{NO}_2^- + 2\mathrm{OH}^- \rightarrow \mathrm{NO}_3^- + \mathrm{H_2O} + 2e^-.
Meia-redução:
\mathrm{Br}_2 + 2e^- \rightarrow 2\mathrm{Br}^-.
Somando membro a membro (elétrons se cancelam):
\mathrm{NO}_2^- + 2\mathrm{OH}^- + \mathrm{Br}_2 \rightarrow \mathrm{NO}_3^- + \mathrm{H_2O} + 2\mathrm{Br}^-.

Passo 6

Verificação final (átomos e carga):
  • Nitrogênio: 1 no LHS, 1 no RHS.
  • Bromo: LHS 2 (em \mathrm{Br}_2), RHS 2 (em 2\mathrm{Br}^-).
  • Oxigênio: LHS 2 (em \mathrm{NO}_2^-) + 2 (em 2\mathrm{OH}^-) = 4. RHS 3 (em \mathrm{NO}_3^-) + 1 (em \mathrm{H_2O}) = 4.
  • Hidrogênio: LHS 2 (em 2\mathrm{OH}^-); RHS 2 (em \mathrm{H_2O}).
  • Carga total: LHS -1 + 2(-1) + 0 = -3. RHS -1 + 0 + 2(-1) = -3. Carga balanceada.
Tudo confere: equação balanceada em meio básico.

Resposta

\mathrm{NO}_2^- + 2\mathrm{OH}^- + \mathrm{Br}_2 \rightarrow \mathrm{NO}_3^- + \mathrm{H_2O} + 2\mathrm{Br}^-

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