Uma amostra de água de rio ( 50,00 mL ) é tratada com 10,00 mL de K2 Cr2 O7 a 0,20 mol L^-1 em pH 0,0.
Após aquecida e submetida à reação, a mistura é resfriada e o dicromato remanescente é levado à reação com 25,0 mL de com Fe^2+ a 0,3000 mol L^-1.
Com base aos dados, responda: qual a reação global envolvida na titulação? Quais são os agentes oxidante e redutor? Qual a constante de equilíbrio? Qual o potencial esperado no ponto de equivalência?

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre uma titulação envolvendo água de rio, dicromato de potássio ( K2Cr2O7) e íons de ferro ( Fe^2+). O conteúdo principal aqui é de reações redox (oxidação e redução) e titulação redox. Para resolver, vamos precisar entender como identificar reagentes oxidantes e redutores, escrever a reação global, calcular a constante de equilíbrio e determinar o potencial no ponto de equivalência.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar as espécies químicas envolvidas e suas concentrações. Temos:
  • 50,00 mL de água de rio (vamos considerar que não contribui para a reação, a menos que haja algum ion importante nele, mas o enunciado não especifica).
  • 10,00 mL de K2Cr2O7 a 0,20 mol L ^-1. O K2Cr2O7 se dissocia em Cr2O7^2- e K^+.
  • 25,00 mL de Fe^2+ a 0,3000 mol L ^-1.

Passo 3

Vamos determinar os moles de cada reagente:
  • Moles de K2Cr2O7:
    nCr2O7^2- = 0,10, L times 0,20, mol/L = 0,020, mol
  • Moles de Fe^2+:
    nFe^2+ = 0,025, L times 0,3000, mol/L = 0,0075, mol

Passo 4

Vamos agora escrever as semiestações de redução e oxidação:
  • O íon dicromato ( Cr2O7^2-) é um agente oxidante e vai reduzir para Cr^3+:
    Cr2O7^2- + 14, H^+ + 6, e^- 2, Cr^3+ + 7, H2O
  • O íon ferro ( Fe^2+) é um agente redutor e vai oxidar para Fe^3+:
    Fe^2+ Fe^3+ + e^-

Passo 5

Precisamos balancear os elétrons para que a reação total seja equilibrada. A semiestação de redução consome 6 elétrons, então multiplicamos a semiestação de oxidação por 6:
  • Oxidação: 6, Fe^2+ 6, Fe^3+ + 6, e^-
Agora somamos as duas semiestações:
Cr2O7^2- + 14, H^+ + 6, Fe^2+ 2, Cr^3+ + 7, H2O + 6, Fe^3+

Passo 6

Esta é a reação global envolvida na titulação. Agora, identificamos os agentes oxidante e redutor:
  • Agente oxidante: Cr2O7^2- (diminui seu estado de oxidação de +6 para +3).
  • Agente redutor: Fe^2+ (aumenta seu estado de oxidação de +2 para +3).

Passo 7

Para determinar a constante de equilíbrio ( K), precisamos das constantes individuais de cada semierstação. Porém, como não temos esses valores no enunciado, não podemos calcular numericamente o K aqui. Em uma titulação, geralmente trabalhamos com o equilíbrio das reações no ponto de equivalência, mas sem dados adicionais, fica difícil definir o valor exato.

Passo 8

O potencial no ponto de equivalência depende dos potenciais padrão de redução das espécies envolvidas. Usando as tabelas de potenciais eletroquímicos, podemos calcular o potencial padrão da célula ( E^circ) utilizando a equação de Nernst. Contudo, sem valores específicos dos potenciais padrão das semiestações, não podemos determinar numericamente o potencial esperado.

Resposta

A reação global na titulação é:
Cr2O7^2- + 14, H^+ + 6, Fe^2+ 2, Cr^3+ + 7, H2O + 6, Fe^3+
O agente oxidante é o dicromato ( Cr2O7^2-) e o agente redutor é o ferro ( Fe^2+). A constante de equilíbrio e o potencial no ponto de equivalência não puderam ser determinados com os dados fornecidos.

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