O processo de branqueamento de celulose pode ser feito com tratamentos a base de peróxido de hidrogênio. Uma amostra desse reagente foi submetida à análise para verificação de sua concentração.
do produto foram diluídos para
com água destilada. Posteriormente,
dessa solução foram também diluídos, com água destilada, para
. Alíquotas de
da
solução diluída final foram tituladas com solução de
, tendo sido consumidos
; 23,00 mL ; e
. Com base neste procedimento, determine:
Qual a concentração em volumes de peróxido de hidrogênio, sabendo-se que uma solução 20 volumes apresenta um teor de
de
.
solução diluída final foram tituladas com solução de
Qual a concentração em volumes de peróxido de hidrogênio, sabendo-se que uma solução 20 volumes apresenta um teor de
Passo 1
Vamos resumir o que o exercício está pedindo:
Enunciado Resumido:
Queremos encontrar a concentração em “volumes” de peróxido de hidrogênio (H₂O₂) em uma amostra. Para isso, utilizamos diluições sucessivas e uma titulação com solução de KMnO₄. Sabemos que uma solução de 20 volumes corresponde a 6,0% de H₂O₂ (60 g/L).
Queremos encontrar a concentração em “volumes” de peróxido de hidrogênio (H₂O₂) em uma amostra. Para isso, utilizamos diluições sucessivas e uma titulação com solução de KMnO₄. Sabemos que uma solução de 20 volumes corresponde a 6,0% de H₂O₂ (60 g/L).
Conteúdo da Matéria e O que Vamos Precisar:
- Diluição de Soluções: Entender como reduzir a concentração de uma solução através de diluições sucessivas.
- Titulação Redox: Utilizar a reação entre H₂O₂ e KMnO₄ para determinar a concentração de H₂O₂.
- Cálculos Estequiométricos: Relacionar as quantidades reagentes e produtos na reação química.
- Conversão para Concentração em Volumes: Converter a concentração de H₂O₂ de g/L para “volumes”.
Passo 2
Primeira Diluição:
Inicialmente, foram diluídos 50,00 mL de H₂O₂ para 1000,0 mL com água destilada.
Inicialmente, foram diluídos 50,00 mL de H₂O₂ para 1000,0 mL com água destilada.
Fórmula da Diluição:
Onde:
- $ C_1 $ = concentração inicial
- $ V_1 $ = volume inicial
- $ C_2 $ = concentração final
- $ V_2 $ = volume final
Aplicando os Valores:
Portanto, a concentração após a primeira diluição é 5% da concentração inicial.
Passo 3
Segunda Diluição:
Em seguida, 25,00 mL desta solução foram diluídos para 250,00 mL com água destilada.
Em seguida, 25,00 mL desta solução foram diluídos para 250,00 mL com água destilada.
Aplicando a Fórmula da Diluição:
Sabemos que $ C_2 = C_1 \times 0,05 $, então:
A concentração após a segunda diluição é 0,5% da concentração inicial.
Passo 4
Titulação com KMnO₄:
Foram realizadas três titulações com volumes consumidos de KMnO₄: 21,20 mL; 23,00 mL; e 22,95 mL. Vamos calcular a média desses valores para maior precisão.
Foram realizadas três titulações com volumes consumidos de KMnO₄: 21,20 mL; 23,00 mL; e 22,95 mL. Vamos calcular a média desses valores para maior precisão.
Calculando a Média dos Volumes:
Concentração de KMnO₄:
Passo 5
Reação Química Entre H₂O₂ e KMnO₄:
A reação em meio ácido é:
Relação Estequiométrica:
5 mol de H₂O₂ reagem com 2 mol de KMnO₄.
5 mol de H₂O₂ reagem com 2 mol de KMnO₄.
Logo, a relação molar é:
Passo 6
Calculando os Mols de KMnO₄ Utilizados:
Primeiro, convertemos o volume de KMnO₄ de mL para L:
Agora, calculamos os mols de KMnO₄:
Passo 7
Calculando os Mols de H₂O₂ na Solução Titulada:
Usando a relação estequiométrica:
Resolvendo para $ x $:
Passo 8
Calculando a Concentração de H₂O₂ na Solução Dilúida Final:
A aliquota titulada foi de 25,00 mL, ou 0,02500 L.
Passo 9
Relacionando com as Diluições Anteriores:
Lembrando que a concentração após a segunda diluição é:
E encontramos que:
Logo:
Passo 10
Convertendo para g/L de H₂O₂:
Massa molar de H₂O₂:
Passo 11
Calculando a Concentração em Volumes:
Sabemos que uma solução de 20 volumes tem 60 g/L de H₂O₂. Portanto, a relação é:
Resolvendo para $ x $:
Resposta
A concentração de peróxido de hidrogênio na amostra é de aproximadamente 103 volumes.