Considere a titulação de uma solução 0,1000 M de Fe^2+ com uma solução 0,1000 M de Ce^4+ em meio H2 SO4 0,5M:
& Ce^4++e rightarrows rightarrows Ce^3+ & Fe^3++e & rightarrows Fe^2+
Calcule o potencial do sistema após a adição de 20,0 ml de titrante, no ponto de equivalência e após a adição de 101,0 ml da solução titulante. R- 0,66 v; 1,08 v; 1,34 v.

Passo 1

Vamos começar entendendo o que está acontecendo aqui. Temos uma titulação entre uma solução de íons ferro ( Fe^2+) e uma solução de íons cério ( Ce^4+) em meio ácido de ácido sulfúrico ( H2SO4) a 0,5 M. O objetivo é calcular o potencial elétrico do sistema após a adição de diferentes volumes da solução titulante ( Ce^4+).
Para resolver isso, vamos precisar entender as reações de oxidação e redução envolvidas, os potenciais padrão das semirreações e aplicar a Equação de Nernst para encontrar o potencial do sistema em diferentes pontos da titulação.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar as semirreações de redução envolvidas na titulação:
  1. Redução do Cério:
    Ce^4+ + e^- rightarrows Ce^3+
    O potencial padrão para essa semirreação é E^circCe^4+/Ce^3+ = 1,61, V.
  2. Oxidação do Ferro:
    Fe^2+ rightarrows Fe^3+ + e^-
    O potencial padrão para essa semirreação é E^circFe^3+/Fe^2+ = 0,77, V.

Passo 3

Em uma titulação redox, no ponto de equivalência ocorre a completa oxidação do Fe^2+ para Fe^3+ pela redução de Ce^4+ para Ce^3+. O potencial no ponto de equivalência pode ser calculado combinando as semirreações.
A diferença de potencial entre as duas semirreações nos dá o potencial da célula:
E^circcélula = E^circCe^4+/Ce^3+ - E^circFe^3+/Fe^2+ = 1,61, V - 0,77, V = 0,84, V é

Passo 4

Utilizando a Equação de Nernst, podemos calcular o potencial em diferentes volumes adicionados. A Equação de Nernst é:
E = E^circ - 0,0592n log Q
onde:
  • E é o potencial da célula,
  • E^circ é o potencial padrão da célula,
  • n é o número de elétrons transferidos,
  • Q é o quociente de reação.

Passo 5

Após a adição de 20,0 mL de Ce^4+ a 0,1000 M, ainda não atingimos o ponto de equivalência. Podemos calcular a concentração dos íons presentes e aplicar a Equação de Nernst para encontrar o potencial.

Passo 6

No ponto de equivalência, o número de mols de Ce^4+ adicionados é igual ao número de mols de Fe^2+ inicialmente presentes. Calculamos o potencial usando os valores de equilíbrio das semirreações.

Passo 7

Após a adição de 101,0 mL da solução titulante, já passamos do ponto de equivalência. O excesso de Ce^4+ determina o potencial do sistema. Novamente, aplicamos a Equação de Nernst considerando o excesso de reagente.

Resposta

Os potenciais calculados são:
  • Após a adição de 20,0 mL de titrante: 0,66 V
  • No ponto de equivalência: 1,08 V
  • Após a adição de 101,0 mL da solução titulante: 1,34 V

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