Construa a curva de titulação (potencial/V vs volume titulante) de
de
, usando
como titulante. Faça adições de 5; 10; 20; 24,9; 25; 25,1; 26 e 28 mL de Fe
.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício de titulação redox! A gente tem 25 mL de uma solução de Ce³⁺/Ce⁴⁺ com concentração de 0,1 M e vamos usar uma solução titulante de Fe²⁺/Fe³⁺ também 0,1 M. Nosso objetivo é construir a curva de titulação, que mostra a variação do potencial (V) em função do volume de titulante adicionado. Para isso, vamos precisar usar conceitos de química redox e a equação de Nernst para calcular os potenciais em cada ponto da titulação.
Passo 2
Primeiro, vamos entender a reação que ocorre na titulação. Temos o Ce³⁺ sendo oxidado para Ce⁴⁺ e o Fe²⁺ sendo oxidado para Fe³⁺. A equação redox balanceada fica assim:
Essa reação mostra que uma mole de Ce⁴⁺ reage com uma mole de Fe²⁺.
Passo 3
Agora, vamos calcular quantos mols de Ce³⁺ e Fe²⁺ temos inicialmente e em cada adição de titulante. O número de mols é dado por:
Para o Ce³⁺:
Para o Fe²⁺, a concentração é a mesma, e o volume vai variar conforme as adições: 5, 10, 20, 24,9, 25, 25,1, 26 e 28 mL.
Passo 4
Em cada ponto de adição, vamos determinar se o titulante (Fe²⁺) está em excesso, na equivalência ou em déficit. Usando a relação de que 1 mol de Fe²⁺ reage com 1 mol de Ce⁴⁺, podemos calcular o potencial usando a equação de Nernst:
Onde $ n = 1 $ para a transferência de um elétron.
Passo 5
Vamos calcular o potencial para cada volume de Fe²⁺ adicionado:
-
5 mL de Fe²⁺:
- Mols de Fe²⁺ adicionados: $ 0,1 \times 0,005 = 0,0005 , mols $
- Ainda temos mais Ce³⁺ do que Fe²⁺, então Ce³⁺ domina.
-
10 mL de Fe²⁺:
- Mols de Fe²⁺ adicionados: $ 0,1 \times 0,010 = 0,001 , mols $
- Fe²⁺ ainda não é suficiente para reagir completamente com Ce³⁺.
-
20 mL de Fe²⁺:
- Mols de Fe²⁺ adicionados: $ 0,1 \times 0,020 = 0,002 , mols $
- Próximo da equivalência.
-
24,9 mL de Fe²⁺:
- Mols de Fe²⁺ adicionados: $ 0,1 \times 0,0249 = 0,00249 , mols $
- Quase no ponto de equivalência.
-
25 mL de Fe²⁺:
- Mols de Fe²⁺ adicionados: $ 0,1 \times 0,025 = 0,0025 , mols $
- Ponto de equivalência alcançado.
-
25,1 mL de Fe²⁺:
- Mols de Fe²⁺ adicionados: $ 0,1 \times 0,0251 = 0,00251 , mols $
- Pequeno excesso de Fe²⁺.
-
26 mL de Fe²⁺:
- Mols de Fe²⁺ adicionados: $ 0,1 \times 0,026 = 0,0026 , mols $
- Excesso maior de Fe²⁺.
-
28 mL de Fe²⁺:
- Mols de Fe²⁺ adicionados: $ 0,1 \times 0,028 = 0,0028 , mols $
- Considerável excesso de Fe²⁺.
Para cada um desses pontos, aplicamos a equação de Nernst para encontrar o potencial correspondente.
Resposta
A curva de titulação construída mostra como o potencial varia em função do volume de Fe²⁺ adicionado, apresentando uma mudança significativa no ponto de equivalência (25 mL). Antes disso, o potencial aumenta gradualmente, e após o ponto de equivalência, aumentando o volume de titulante faz com que o potencial se estabilize conforme o excesso de Fe²⁺ domina a reação.