Alguns métodos empregam o permanganato de potássio
como titulante, sendo esse composto um forte agente oxidante usado em titulações redox.
padronizado antes de ser usado como titulante em análises volumétricas. Considere a análise de peróxido de hidrogênio
, massa molecular
em água oxigenada comercial com
responda as questões abaixo:
a) Para a padronização do titulante
foi utilizado
de solução de oxalato de sódio
, padrão primário)
, gastando
de titulante
para reagir completamente a quantidade de padrão primário. Calcule a concentração da solução de
padronizada. [Resposta:
]
b) Para a análise da amostra o analista utilizou
da amostra colocando em um balão volumétrico de
e avolumou o balão com água destilada, consistindo em uma diluição da amostra de 10 vezes. O analista retirou uma alíquota de
da amostra diluída e titulou com o
padronizado gastando 14,1
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:
- 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)
a) Para a padronização do titulante
b) Para a análise da amostra o analista utilizou
\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 (
) 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 (
) e o permanganato de potássio (
). A reação balanceada em meio ácido é:
Passo 3
Vamos calcular a quantidade de moles de oxalato de sódio usada na titulação. Usamos a fórmula:
Onde:
Passo 4
Pela estequiometria da reação, 2 moles de
reagem com 5 moles de
. Então, a relação é:
Resolvendo para
:
Passo 5
Agora, vamos encontrar a concentração da solução de
. Sabemos que foram usados 15,2 mL do titulante, ou seja, 0,0152 L. Usamos a fórmula:
Passo 6
No item b), precisamos calcular a porcentagem de peróxido de hidrogênio (
) 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
padronizado (0,02010 mol/L).
Vamos calcular os moles de
usados:
Passo 9
Usando a estequiometria da reação entre
e
, que em meio ácido é:
A relação é:
Então:
Passo 10
Agora, calculamos a concentração de
na alíquota de 10 mL da solução diluída:
Como a solução foi diluída 10 vezes, a concentração na amostra original é:
Passo 11
Finalmente, calculamos a porcentagem (massa/volume) de
na amostra. Sabemos que a massa molecular de
é 34,0 g/mol.
Para o potencial padrão final da reação, consideramos as semireações fornecidas:
O potencial padrão final (
) é dado pela diferença entre os potenciais de redução:
Resposta
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ou
.
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]
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.
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Tempo <br> (minutos) |
|
---|---|
0 | 100,0 |
1 | 50,0 |
2 | 37,0 |
3 | 28,6 |
4 | 23,3 |
5 | 19,6 |
6 | 16,9 |
7 | 15,2 |
8 | 13,3 |
9 | 12,2 |
10 | 11,1 |
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