Alguns métodos empregam o permanganato de potássio (KMnO4) como titulante, sendo esse composto um forte agente oxidante usado em titulações redox. OKMnO4 não é padrão primário, logo precisa ser ãéãá padronizado antes de ser usado como titulante em análises volumétricas. Considere a análise de peróxido de hidrogênio (H2 O2, massa molecular =34,0 g mol^-1) em água oxigenada comercial com KMnO4 e responda as questões abaixo:
a) Para a padronização do titulante KMnO4 foi utilizado 30 mL de solução de oxalato de sódio (Na2 C2 O4, padrão primário) 0,0255 mol L^-1, gastando 15,2 mL de titulante KMnO4 para reagir completamente a quantidade de padrão primário. Calcule a concentração da solução de KMnO4 padronizada. [Resposta: 0,02010 mol L^-1 ]
b) Para a análise da amostra o analista utilizou 20 mL da amostra colocando em um balão volumétrico de 200 mL e avolumou o balão com água destilada, consistindo em uma diluição da amostra de 10 vezes. O analista retirou uma alíquota de 10 mL da amostra diluída e titulou com o KMnO4 padronizado gastando 14,1 mL do titulante. Calcule a porcentagem (massa/volume) de peróxido de hidrogênio na amostra analisada e mostre a reação completa entre o titulante e o analito indicando o potencial padrão final da reação em volts. [Resposta: 2,41 % ; E reacão ^0=+0,83 V]ã
  • Informações adicionais:
$$
\begin{aligned}
& \mathrm{MnO}{4}^{-}{ }{(\mathrm{aq})}+8 \mathrm{H}^{+}{ }{\mathrm{aq})}+5 \mathrm{e}^{-} \rightleftharpoons \mathrm{Mn}^{2+}{ }{(\mathrm{aq})}+4 \mathrm{H}{2} \mathrm{O}{(\mathrm{l})} \quad E^{\circ}=+1,51 \mathrm{~V} (redução) \
& 2 \mathrm{CO}{2(\mathrm{~g})}+2 \mathrm{H}^{+}{ }{(\mathrm{aq})}+2 \mathrm{e}^{-} \rightleftharpoons \mathrm{H}{2} \mathrm{C}{2} \mathrm{O}{4(\mathrm{aq})} \quad E^{\circ}=-0,49 \mathrm{~V} (redução) \
& \mathrm{O}
{2(\mathrm{~g})}+2 \mathrm{H}^{+}{ }{(\mathrm{aq})}+2 \mathrm{e}^{-} \rightleftharpoons \mathrm{H}{2} \mathrm{O}_{2(\mathrm{l})} \quad E^{\circ}=+0,68 \mathrm{~V} \text { (redução)

Passo 1

Vamos entender o que a questão está pedindo. No item a), precisamos encontrar a concentração da solução de permanganato de potássio ( KMnO4) que foi usada como titulante. Para isso, vamos usar conceitos de estequiometria e titulação redox. Precisaremos saber as concentrações e volumes das soluções envolvidas na reação.

Passo 2

Primeiro, identificamos a reação entre o oxalato de sódio ( Na2C2O4) e o permanganato de potássio ( KMnO4). A reação balanceada em meio ácido é:
2 MnO4^- + 5 C2O4^2- + 16 H^+ 2 Mn^2+ + 10 CO2 + 8 H2O

Passo 3

Vamos calcular a quantidade de moles de oxalato de sódio usada na titulação. Usamos a fórmula:
nNa2C2O4 = C times V
Onde:
  • C = 0,0255 , mol/L
  • V = 30 , mL = 0,030 , L
nNa2C2O4 = 0,0255 , mol/L times 0,030 , L = 0,000765 , mol

Passo 4

Pela estequiometria da reação, 2 moles de MnO4^- reagem com 5 moles de C2O4^2-. Então, a relação é:
2 , mo<=s de MnO4^-5 , mo<=s de C2O4^2- = nMnO4^-0,000765 , mol
Resolvendo para nMnO4^-:
nMnO4^- = 25 times 0,000765 , mol = 0,000306 , mol

Passo 5

Agora, vamos encontrar a concentração da solução de KMnO4. Sabemos que foram usados 15,2 mL do titulante, ou seja, 0,0152 L. Usamos a fórmula:
C = nV = 0,000306 , mol0,0152 , L approx 0,02010 , mol/L

Passo 6

No item b), precisamos calcular a porcentagem de peróxido de hidrogênio ( H2O2) na amostra analisada e determinar o potencial padrão final da reação. Para isso, vamos considerar a diluição feita, a titulação realizada e as reações envolvidas.

Passo 7

Primeiro, analisamos a diluição da amostra. O analista usou 20 mL da amostra, diluídos para 200 mL, o que é uma diluição de 10 vezes. Isso significa que a concentração na amostra original será 10 vezes a concentração na solução diluída.

Passo 8

Em seguida, foi retirada uma alíquota de 10 mL da solução diluída para a titulação, que consumiu 14,1 mL do titulante KMnO4 padronizado (0,02010 mol/L).
Vamos calcular os moles de KMnO4 usados:
nKMnO4 = C times V = 0,02010 , mol/L times 0,0141 , L = 0,000284 , mol

Passo 9

Usando a estequiometria da reação entre KMnO4 e H2O2, que em meio ácido é:
2 MnO4^- + 5 H2O2 + 6 H^+ 2 Mn^2+ + 8 H2O + 5 O2
A relação é:
2 , mo<=s de MnO4^- rea>=m com 5 , mo<=s de H2O2
Então:
52 = nH2O20,000284 , mol Rightarrow nH2O2 = 52 times 0,000284 , mol = 0,000710 , mol

Passo 10

Agora, calculamos a concentração de H2O2 na alíquota de 10 mL da solução diluída:
C = nV = 0,000710 , mol0,010 , L = 0,0710 , mol/L
Como a solução foi diluída 10 vezes, a concentração na amostra original é:
0,0710 , mol/L times 10 = 0,710 , mol/L

Passo 11

Finalmente, calculamos a porcentagem (massa/volume) de H2O2 na amostra. Sabemos que a massa molecular de H2O2 é 34,0 g/mol.
% , H2O2 = massavolume times 100 = 0,710 , mol/L times 34,0 , g/mol1 , L times 100 approx 2,41 %
Para o potencial padrão final da reação, consideramos as semireações fornecidas:
MnO4^- + 8 H^+ + 5 e^- <=ftharpoons Mn^2+ + 4 H2O E^circ=+1,51 V
H2O2 <=ftharpoons O2 + 2 H^+ + 2 e^- E^circ=+0,68 V
O potencial padrão final ( E^circreaçãoçã) é dado pela diferença entre os potenciais de redução:
E^circreação = E^circredução (MnO4^-) - E^circredução (H2O2) = 1,51 , V - 0,68 , V = +0,83 , V çãçãçã

Resposta

2,41 % ; Ereacão^0=+0,83 Vã

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Tempo <br> (minutos) CA (mol/L)
0 100,0
1 50,0
2 37,0
3 28,6
4 23,3
5 19,6
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7 15,2
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