Em uma coluna contendo resina de troca iônica foi adicionado 2,0 mL de solução de um dado cátion trivalente (M^3+). Após a devida lavagem da coluna para a troca dos íons (equação abaixo), a água de lavagem foi coletada em balão volumétrico e aferido para 25,0 mL. 5,0 mL do eluato foi titulado com solução de KOH 0,02 mol L^-1 e fenolftaleína, consumindo 10,2 mL de titulante. a) Qual a concentração de íons M^3+ encontrada por esse analista? b) Considerando que a solução original de M^3+ tenha concentração de 0,185 mol L^-1, qual é a eficiência da resina de troca iônica utilizada?

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos uma coluna com resina de troca iônica onde foi adicionada uma solução de um cátion trivalente, M^3+. Depois de lavar a coluna, coletamos a água de lavagem e fizemos uma titulação para descobrir a concentração de M^3+. O conteúdo que vamos usar aqui envolve química analítica, especificamente troca iônica e titulação. Vamos precisar entender como calcular concentrações a partir de volumes e molaridades, além de conhecer a reação de titulação que está rolando.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a quantidade de KOH que foi usada na titulação. A solução de KOH tem uma concentração de 0,02 , mol,L^-1 e foram usados 10,2 , mL. Para encontrar os mols de KOH:
Mols de KOH = Concentração times Volume (L) = 0,02 , mol,L^-1 times 0,0102 , L = 0,000204 , mol çã

Passo 3

Agora, precisamos relacionar os mols de KOH com os mols de M^3+ que foram neutralizados. A reação de titulação provavelmente envolve a neutralização dos íons M^3+ com KOH. A equação balanceada seria:
M^3+ + 3,OH^- M(OH)3
Isso significa que 1 mol de M^3+ reage com 3 mols de OH⁻. Portanto, os mols de M^3+ são um terço dos mols de KOH usados.
Mols de M^3+ = Mols de KOH3 = 0,0002043 = 0,000068 , mol

Passo 4

Sabemos que esses 0,000068 mol de M^3+ estavam nos 5,0 , mL do eluato que foram titulados. Para encontrar a concentração de M^3+ no eluato:
Concentração de M^3+ = MolsVolume (L) = 0,000068 , mol0,005 , L = 0,0136 , mol,L^-1 çã

Passo 5

Agora, como o total de água de lavagem foi de 25,0 , mL, precisamos encontrar a concentração de M^3+ nessa quantidade. Como apenas 5,0 , mL foram titulados:
Concentração total no balão = 0,0136 , mol,L^-1 çãã

Resposta

a) A concentração de íons M^3+ encontrada pelo analista é de 0,0136 , mol,L^-1.
b) A eficiência da resina de troca iônica utilizada é de aproximadamente 73,5%.

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