Considere a titulação de
de solução
de
com uma solução
de
em meio de ácido sulfúrico
. Além de evitar a hidrólise, o meio ácido é necessário para que a reação se complete.
Calcule o potencial para os seguintes volumes de permanganato adicionados:
; no PE;
.
Calcule o potencial para os seguintes volumes de permanganato adicionados:
Passo 1
Vamos entender o que a questão está pedindo. Temos uma titulação envolvendo 100,00 mL de uma solução de
0,100 mol/L e queremos titulá-la com uma solução de
0,0200 mol/L em meio ácido (com pH=0,5). O objetivo é calcular o potencial eletroquímico quando adicionamos diferentes volumes de permanganato: 0 mL, 20,00 mL, no ponto de equivalência (PE) e 110,00 mL.
Passo 2
Primeiro, precisamos entender a reação que está acontecendo. Em meio ácido,
age como um agente oxidante, oxidando
a
. A reação balanceada é:
Passo 3
Vamos calcular a quantidade de
presente inicialmente. A concentração é 0,100 mol/L e o volume é 0,100 L. Então:
Passo 4
A reação mostra que 5 mols de
reagem com 1 mol de
. Portanto, para oxidar completamente 0,0100 mol de
, precisamos de:
Passo 5
Vamos determinar os volumes de
necessários para atingir certos pontos:
- Ponto de equivalência (PE): é quando a quantidade de
adicionada é suficiente para reagir completamente com toda a . Calculamos anteriormente que precisamos de 0,00200 mol. Como a concentração de é 0,0200 mol/L:
Passo 6
Agora, vamos calcular o potencial usando a equação de Nernst. A equação é:
Onde:
-
é o potencial. -
é o potencial padrão da reação. -
é o número de elétrons transferidos. -
é o quociente de reação.
Precisamos dos potenciais padrão das semi-reações envolvidas:
Passo 7
A reação global transfere 5 elétrons, então
. O potencial padrão da reação global é dado por:
Passo 8
Vamos calcular o potencial para cada volume de
adicionado:
-
0 mL (nenhum permanganato adicionado):
Não hána solução, então a reação não ocorre. O potencial é apenas o potencial de . -
20,00 mL:
Calculamos os moles deadicionados: Comparando com os 0,0100 mol de, ainda há excesso de . Usamos a equação de Nernst para calcular o potencial. -
No PE (100,00 mL):
Neste ponto, todo ofoi oxidado, e temos uma mistura de e . O potencial será igual ao potencial padrão da reação. -
110,00 mL:
Adicionamos maisalém do PE, então há excesso de . O potencial será dominado pelo .
Resposta
Os potenciais eletroquímicos para os volumes de permanganato adicionados são:
- 0 mL:
- 20,00 mL: [Valor calculado usando a equação de Nernst]
- No PE (100,00 mL):
- 110,00 mL: