Determine o potencial e o volume de titulante gasto para atingir o ponto de equivalência quando
de solução
são titulados com permanganato de potássio (
, padronizado), em meio de ácido sulfúrico
.
Passo 1
Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo. Você tem 50,0 mL de uma solução de íons Fe²⁺ com concentração de 0,02 mol/L. Essa solução está sendo titulada com uma solução de permanganato de potássio (KMnO₄) com concentração de 0,0932 mol/L, em meio ácido de ácido sulfúrico 1 mol/L. Precisamos descobrir dois valores:
- O potencial elétrico na equivalência.
- O volume de titulante (KMnO₄) necessário para alcançar o ponto de equivalência.
Vamos usar conceitos de estequiometria e eletroquímica para resolver isso.
Passo 2
Primeiro, vamos escrever a equação da reação redox que ocorre entre Fe²⁺ e MnO₄⁻ em meio ácido. Em meio ácido, o permanganato de potássio (KMnO₄) atua como agente oxidante, oxidando Fe²⁺ a Fe³⁺.
A equação balanceada é:
Essa equação nos mostra a proporção entre os reagentes: 5 mols de Fe²⁺ reagem com 1 mol de MnO₄⁻.
Passo 3
Agora, vamos calcular a quantidade de mols de Fe²⁺ presentes nos 50,0 mL da solução inicial.
Usamos a fórmula:
Onde:
-
é o número de mols -
é a concentração -
é o volume em litros
Convertendo 50,0 mL para litros: 50,0 mL = 0,0500 L
Então:
Passo 4
Com a reação balanceada, sabemos que 1 mol de MnO₄⁻ reage com 5 mols de Fe²⁺. Vamos determinar quantos mols de MnO₄⁻ são necessários para reagir com 0,0010 mol de Fe²⁺.
Passo 5
Agora, usamos a concentração da solução de KMnO₄ para encontrar o volume necessário que contém 0,0002 mol de MnO₄⁻.
Usando novamente:
Onde:
Então:
Passo 6
Sobre o potencial, precisamos identificar o potencial padrão da reação de redução do permanganato em meio ácido. O potencial padrão para a redução do MnO₄⁻ para Mn²⁺ em meio ácido é aproximadamente +1,51 V.
Isso significa que, no ponto de equivalência, o potencial da solução será dominado por esse valor devido à presença do Mn²⁺ formado na reação.
Resposta
Para atingir o ponto de equivalência, são necessários aproximadamente 2,15 mL de solução de permanganato de potássio. O potencial no ponto de equivalência é de aproximadamente +1,51 V.