\quad \times \mathrm{IO}_{3}^{-}+5 \mathrm{HSO}_{3}^{-} \longrightarrow \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}+\mathrm{yH}^{+}+\mathrm{I}_{2}+\mathrm{wSO}_{4}{ }^{2-}
A equação iônica acima representa a obtenção de iodo por meio da reação de iodato de sódio com bissulfito de sódio, a respeito da qual se fazem as afirmações:
I. Os valores dos coeficientes do balanceamento x , y e w são, respectivamente, 2,5 e 5.
II. O número de oxidação do iodo varia de +5 para zero.
III. O enxofre, no bissulfito, é oxidado.
IV. A soma dos menores coeficientes inteiros do balanceamento é igual a 17.
Das afirmações feitas, estão corretas:
a) I, II, III e IV.
b) II, III e IV somente.
c) I e IV somente.
d) III e IV somente.
e) I e IV somente.

Passo 1

O enunciado fornece a equação iônica (com incógnitas nos coeficientes)
\quad \times \mathrm{IO}_{3}^{-}+5\,\mathrm{HSO}_{3}^{-}\longrightarrow \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}+\mathrm{yH}^{+}+\mathrm{I}_{2}+\mathrm{wSO}_{4}^{2-}
e pede que avaliemos as afirmações I a IV sobre o balanceamento e mudanças de oxidação. Informações relevantes dadas:
  • O reagente iodato aparece como \mathrm{IO}_{3}^{-} com coeficiente desconhecido x (aparecendo como \times no enunciado).
  • O reagente bissulfito aparece com coeficiente 5 (ou seja, 5\,\mathrm{HSO}_{3}^{-}).
  • Os produtos são \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}, \mathrm{H}^{+} com coeficiente y, \mathrm{I}_{2} e \mathrm{SO}_{4}^{2-} com coeficiente w.
  • Precisamos decidir quais afirmações são verdadeiras: I (valores x,y,w são 2,5,5), II (oxidação do I varia de +5 para 0), III (S no bissulfito é oxidado), IV (soma dos menores coeficientes inteiros é 17).

Passo 2

Vamos identificar o número de oxidação do iodo no íon \mathrm{IO}_{3}^{-}. Regra prática: cada oxigênio tem número de oxidação -2. Escrevo a equação de soma de cargas para o íon:
\text{I} + 3\cdot(-2) = -1.
Resolvendo para I:
\text{I} -6 = -1 \quad\Rightarrow\quad \text{I}=+5.
Logo, em \mathrm{IO}_{3}^{-} o iodo tem número de oxidação +5.

Passo 3

Agora o iodo no produto \mathrm{I}_{2} é um elemento isolado; o número de oxidação do iodo em \mathrm{I}_{2} é 0. Portanto o iodo passa de +5 para 0. Conclusão parcial: a afirmação II ( \text{I} vai de +5 para 0) é verdadeira.

Passo 4

Determinamos o número de oxidação do enxofre no bissulfito \mathrm{HSO}_{3}^{-} e no sulfato \mathrm{SO}_{4}^{2-}.
  • Em \mathrm{HSO}_{3}^{-}: o hidrogênio é +1, cada oxigênio é -2. Soma de cargas:
(+1)+\text{S}+3\cdot(-2) = -1.
Logo
1+\text{S}-6 = -1 \quad\Rightarrow\quad \text{S}=+4.
  • Em \mathrm{SO}_{4}^{2-}: com quatro oxigênios -2 cada,
\text{S}+4\cdot(-2) = -2 \quad\Rightarrow\quad \text{S}-8=-2 \quad\Rightarrow\quad \text{S}=+6.
O enxofre vai de +4 para +6, ou seja, perde elétrons → é oxidado. Conclusão parcial: a afirmação III é verdadeira.

Passo 5

Para obter os coeficientes corretamente precisamos balancear a reação como uma reação de oxirredução em meio ácido (há \mathrm{H}^+ e água no resultado). O método: escrever semi-reações de redução e oxidação, balancear átomos e cargas com \mathrm{H}_2\mathrm{O}, \mathrm{H}^+ e elétrons, igualar elétrons e somar.

Passo 6

Escrevo a semi-reação de redução (iode \mathrm{IO}_3^{-} \mathrm{I}_2). Primeiro igualo iodo: preciso de 2 íons \mathrm{IO}_3^{-} para formar uma \mathrm{I}_2:
2\,\mathrm{IO}_3^{-}\longrightarrow \mathrm{I}_2.
Agora balanceio oxigênios e hidrogênios adicionando água e prótons. Há 2\cdot 3=6 oxigênios no lado esquerdo; coloco 6 moléculas de água no lado direito:
2\,\mathrm{IO}_3^{-}\longrightarrow \mathrm{I}_2+6\,\mathrm{H}_2\mathrm{O}.
Para balancear hidrogênios adiciono \mathrm{H}^+ no lado esquerdo: 6\,\mathrm{H}_2\mathrm{O} tem 12 H, então adiciono 12\,\mathrm{H}^+ à esquerda:
2\,\mathrm{IO}_3^{-}+12\,\mathrm{H}^+\longrightarrow \mathrm{I}_2+6\,\mathrm{H}_2\mathrm{O}.
Agora balanço de cargas: carga à esquerda é 2\cdot(-1)+12\cdot(+1)= -2+12=+10. À direita neutro. Para equilibrar a carga, adiciono 10 elétrons no lado esquerdo ou direito? A redução consome elétrons, então coloco 10\,e^- à esquerda para diminuir a carga da esquerda em 10 unidades e igualar à direita. Formalmente a semi-reação (com elétrons no lado apropriado) fica
2\,\mathrm{IO}_3^{-}+12\,\mathrm{H}^++10\,e^-\longrightarrow \mathrm{I}_2+6\,\mathrm{H}_2\mathrm{O}.
(Verificação: carga esquerda -2+12-10=0, direita 0.)

Passo 7

Agora a semi-reação de oxidação (bissulfito \mathrm{HSO}_3^{-} → sulfato \mathrm{SO}_4^{2-}). Começo:
\mathrm{HSO}_3^{-}\longrightarrow \mathrm{SO}_4^{2-}.
Balanceio oxigênios adicionando água: \mathrm{HSO}_3^{-} tem 3 O, o produto tem 4 O, então adiciono 1 água ao lado esquerdo:
\mathrm{HSO}_3^{-}+\mathrm{H}_2\mathrm{O}\longrightarrow \mathrm{SO}_4^{2-}.
Agora balanceio hidrogênios: à esquerda há 1 H em \mathrm{HSO}_3^{-} e 2 em \mathrm{H}_2\mathrm{O} → total 3 H. Coloco 3\,\mathrm{H}^+ no lado direito:
\mathrm{HSO}_3^{-}+\mathrm{H}_2\mathrm{O}\longrightarrow \mathrm{SO}_4^{2-}+3\,\mathrm{H}^+.
Agora balanço de cargas: carga esquerda -1, carga direita -2+3=+1. Para igualar, a diferença é de 2 unidades (esquerda mais negativa), então adiciono 2\,e^- no lado direito (porque é oxidação, gera elétrons):
\mathrm{HSO}_3^{-}+\mathrm{H}_2\mathrm{O}\longrightarrow \mathrm{SO}_4^{2-}+3\,\mathrm{H}^+ +2\,e^-.
Verificação: carga esquerda -1, direita -2+3-2=-1. OK.

Passo 8

Igualamos elétrons trocados. A redução consome 10\,e^-, a oxidação fornece 2\,e^- por uma unidade de \mathrm{HSO}_3^{-}. Para que os elétrons se cancelem precisamos multiplicar a semi-reação de oxidação por 5 (porque 5\times 2=10). Assim:
Multiplicando a oxidação por 5:
5\,\mathrm{HSO}_3^{-}+5\,\mathrm{H}_2\mathrm{O}\longrightarrow 5\,\mathrm{SO}_4^{2-}+15\,\mathrm{H}^+ +10\,e^-.
Agora somo a semi-reação de redução com esta (os 10\,e^- se cancelam):
\begin{aligned} &2\,\mathrm{IO}_3^{-}+12\,\mathrm{H}^++10\,e^- \\\ &\quad +\;5\,\mathrm{HSO}_3^{-}+5\,\mathrm{H}_2\mathrm{O}\longrightarrow \\\ &\quad \mathrm{I}_2+6\,\mathrm{H}_2\mathrm{O} \;+\;5\,\mathrm{SO}_4^{2-}+15\,\mathrm{H}^+ +10\,e^-. \end{aligned}
Elétrons cancelam; agora simplifico as águas e os prótons cruzando termos iguais em ambos os lados:
  • Águas: 5\,\mathrm{H}_2\mathrm{O} à esquerda e 6\,\mathrm{H}_2\mathrm{O} à direita → sobra 1\,\mathrm{H}_2\mathrm{O} no lado direito.
  • Prótons: 12\,\mathrm{H}^+ à esquerda e 15\,\mathrm{H}^+ à direita → sobra 3\,\mathrm{H}^+ no lado direito.
Resultando na equação final balanceada (coeficientes mínimos inteiros):
2\,\mathrm{IO}_3^{-}+5\,\mathrm{HSO}_3^{-}\longrightarrow \mathrm{H}_2\mathrm{O}+3\,\mathrm{H}^+ +\mathrm{I}_2+5\,\mathrm{SO}_4^{2-}.
Assim obtemos x=2, y=3 e w=5.

Passo 9

Com os coeficientes mínimos inteiros encontrados, calculemos a soma pedida na afirmação IV. Os coeficientes não nulos são:
2\\ (\mathrm{IO}_3^{-}),\;5\\ (\mathrm{HSO}_3^{-}),\;1\\ (\mathrm{H}_2\mathrm{O}),\;3\\ (\mathrm{H}^+),\;1\\ (\mathrm{I}_2),\;5\\ (\mathrm{SO}_4^{2-}).
Somando:
2+5+1+3+1+5 = 17.
Portanto a afirmação IV (soma igual a 17) é verdadeira.

Passo 10

Resumo da verificação das quatro afirmações:
  • I: afirma que (x,y,w)=(2,5,5). Nós encontramos (x,y,w)=(2,3,5). Logo I é falsa (o y está errado).
  • II: verdadeira (iodo vai de +5 para 0).
  • III: verdadeira (enxofre em \mathrm{HSO}_3^{-} é oxidado de +4 para +6).
  • IV: verdadeira (soma dos menores coeficientes inteiros é 17).
Portanto as afirmações corretas são II, III e IV.

Resposta

b) II, III e IV somente.

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