Faça o balanceamento das seguintes semi-reações:
\mathrm{ClO}_{3(\mathrm{aq})} \rightarrow \mathrm{Cl}_{(\mathrm{aq})} (meio ácido)

Passo 1

O enunciado pede para balancear a semi-reação (meio ácido)
\mathrm{ClO}_{3(\mathrm{aq})} \rightarrow \mathrm{Cl}_{(\mathrm{aq})}.
Informações relevantes que retiramos do enunciado:
\text{espécies envolvidas: }\mathrm{ClO}_3\text{ (íon clorato) e }\mathrm{Cl}\text{ (íon cloreto);}éíí
\text{meio: ácido (podemos usar }\mathrm{H}^+\text{ e }\mathrm{H}_2\mathrm{O}\text{).}á
Para balancear corretamente precisamos conhecer as cargas das espécies: vamos considerar a forma iônica usual
\mathrm{ClO}_3^- \quad\text{e}\quad \mathrm{Cl}^-.
A pergunta é: obter a semi-reação balanceada por átomos e cargas em meio ácido.

Passo 2

Vou usar o método padrão para balancear semi-reações em meio ácido. Resumo do método (passos que vou aplicar, explicados de forma simples):
  1. Balancear todos os átomos exceto o hidrogênio e o oxigênio.
  2. Balancear o oxigênio adicionando moléculas de água \mathrm{H}_2\mathrm{O}.
  3. Balancear o hidrogênio adicionando íons \mathrm{H}^+.
  4. Balancear a carga adicionando elétrons \mathrm{e}^- no lado mais positivo.
  5. Conferir que átomos e cargas estão balanceados.
    Vou aplicar esse procedimento passo a passo na semi-reação dada.

Passo 3

Primeiro verificamos os átomos de cloro: há um átomo de cloro de cada lado, então o cloro já está balanceado (1 → 1).
Agora é útil calcular a variação do número de oxidação do cloro para saber quantos elétrons devem entrar/saír: para \mathrm{ClO}_3^- tomamos x = oxidação do Cl e sabemos que oxigênio tem -2:
x + 3(-2) = -1 \implies x -6 = -1 \implies x = +5.
No \mathrm{Cl}^-, o cloro tem oxidação -1. Então a mudança de oxidação é de +5 para -1, ou seja o cloro ganhou 6 elétrons. Isso confirma que a semi-reação de redução envolve 6 elétrons.

Passo 4

Balancear o oxigênio. À esquerda temos 3 oxigênios (em \mathrm{ClO}_3^-); à direita, inicialmente, nenhum. Para balancear O adicionamos água no lado que falta oxigênio. Colocamos 3 moléculas de água no lado direito:
\mathrm{ClO}_3^- \rightarrow \mathrm{Cl}^- + 3\,\mathrm{H}_2\mathrm{O}.
Agora os oxigênios estão balanceados (3 de cada lado).

Passo 5

Balancear o hidrogênio. No lado direito há 3 águas, totalizando 3\times 2 = 6 hidrogênios. Para balancear adicionamos 6 íons \mathrm{H}^+ no lado oposto (lado esquerdo):
6\,\mathrm{H}^+ + \mathrm{ClO}_3^- \rightarrow \mathrm{Cl}^- + 3\,\mathrm{H}_2\mathrm{O}.
Agora átomos de H e O estão balanceados.

Passo 6

Balancear a carga adicionando elétrons. Vamos calcular a carga total de cada lado antes de acrescentar elétrons:
Carga do lado esquerdo:
6\times(+1)\;(\mathrm{H}^+)+(-1)\;(\mathrm{ClO}_3^-)=+6-1=+5.
Carga do lado direito:
-1\;(\mathrm{Cl}^-)+0\;(\text{3 águas})=-1.á
Para igualar as cargas, precisamos tornar o lado esquerdo tão negativo quanto o direito. A diferença é +5 (esquerda) versus -1 (direita), ou seja diferença total de 6 unidades de carga. Então adicionamos 6 elétrons \mathrm{e}^- ao lado que está mais positivo (lado esquerdo). Assim:
6\,\mathrm{e}^- + 6\,\mathrm{H}^+ + \mathrm{ClO}_3^- \rightarrow \mathrm{Cl}^- + 3\,\mathrm{H}_2\mathrm{O}.
Agora calcule a carga do lado esquerdo: +6-1-6= -1, que coincide com a carga do lado direito -1. Cargas balanceadas.

Passo 7

Conferência final de átomos e cargas:
  • Cl: 1 à esquerda, 1 à direita.
  • O: 3 à esquerda, 3 (em 3\mathrm{H}_2\mathrm{O}) à direita.
  • H: 6 à esquerda (em 6\mathrm{H}^+), 6 à direita (em 3\mathrm{H}_2\mathrm{O}).
  • Carga total: -1 em ambos os lados.
    Além disso, os 6 elétrons adicionados correspondem exatamente à mudança de oxidação do cloro ( +5 para -1 = ganho de 6 elétrons), então tudo está consistente.

Resposta

6\,\mathrm{e}^- + 6\,\mathrm{H}^+ + \mathrm{ClO}_3^- \rightarrow \mathrm{Cl}^- + 3\,\mathrm{H}_2\mathrm{O}

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