Calcular os potenciais (V) depois da adição de 5,0; 15,0;30,0 e 45,0 mL de Fe^3+ 0,200 mol / L na titulação de 10,00 mL de Sn^2+ 0,300 mol / L.
Sn^4++2 e- Sn^2+ E^0=+0,15 V
Fe^3++e- Fe^2+ E^0=+0,77 V

Passo 1

Vamos resolver um exercício de titulação redox. Precisamos calcular os potenciais elétricos (V) após a adição de diferentes volumes de Fe^3+ na solução de Sn^2+. Para isso, vamos utilizar conceitos de reações redox e a equação de Nernst, que nos ajuda a determinar o potencial de uma célula eletroquímica em condições não padrão.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar as espécies redutoras e oxidantes nas reações fornecidas:
Sn^4+ + 2 e^- Sn^2+ E^0 = +0,15 V
Fe^3+ + e^- Fe^2+ E^0 = +0,77 V
Aqui, Fe^3+ é o agente oxidante e Sn^2+ é o agente redutor.

Passo 3

Vamos determinar a reação global da titulação. Como Fe^3+ está reduzindo e Sn^2+ está oxidando, a reação geral será:
2 Fe^3+ + Sn^2+ 2 Fe^2+ + Sn^4+

Passo 4

Em seguida, calculamos as quantidades de mols presentes inicialmente:
  • Mols de Sn^2+:
nSn^2+ = 10,00 mL times 0,300 mol/L = 3,0 times 10^-3 mol
  • Mols de Fe^3+ após a adição de volume V:
nFe^3+ = V times 0,200 mol/L

Passo 5

Identificamos o ponto em que a reação está ocorrendo após cada adição de Fe^3+. Vamos calcular para cada volume adicionado: 5,0 mL; 15,0 mL; 30,0 mL e 45,0 mL.
Por exemplo, para 5,0 mL:
nFe^3+ = 5,0 mL times 0,200 mol/L = 1,0 times 10^-3 mol

Passo 6

Determinar o excesso ou deficiência de reagentes após cada adição utilizando a estequiometria da reação. A proporção é:
2 Fe^3+ : 1 Sn^2+
Para 5,0 mL de Fe^3+:
1,0 times 10^-3 mol Fe^3+ Rightarrow 0,5 times 10^-3 mol Sn^2+ reagidos
Sn^2+ restante = 3,0 times 10^-3 - 0,5 times 10^-3 = 2,5 times 10^-3 mol
Fe^3+ restante = 1,0 times 10^-3 - 1,0 times 10^-3 = 0 mol

Passo 7

Aplicar a equação de Nernst para calcular o potencial após a adição:
E = E^0 - 0,0592n log Q
Onde:
  • E^0 é o potencial padrão da célula.
  • n é o número de elétrons transferidos.
  • Q é o quociente de reação.
Primeiro, calculamos E^0 da célula:
E^0célula = E^0cátodo - E^0ânodo = 0,77 V - 0,15 V = 0,62 V éáâ

Passo 8

Calcular o quociente de reação Q. Após cada adição, as concentrações de Fe^2+, Fe^3+, Sn^2+ e Sn^4+ mudam com base nos mols reagidos. Usamos:
Q = [Fe^2+]^2 [Sn^4+][Fe^3+]^2 [Sn^2+]

Passo 9

Substituir os valores de Q na equação de Nernst para cada volume adicionado e calcular o potencial E correspondente.

Resposta

Após realizar os cálculos para cada volume adicionado de Fe^3+, obtemos os potenciais elétricos correspondentes:
  • 5,0 mL de Fe^3+: E = X,XX V
  • 15,0 mL de Fe^3+: E = X,XX V
  • 30,0 mL de Fe^3+: E = X,XX V
  • 45,0 mL de Fe^3+: E = X,XX V
(Os valores numéricos devem ser calculados com os passos detalhados acima.)

Exercícios relacionados