Um reagente P.A. de FeSO4 7 H2 O (sulfato ferroso heptahidrarado - MM 270,97 g / mol ) encontra-se contaminado apenas com ferro III. Este reagente foi analisado por meio da volumetria de oxirredução, utilizando-se uma solução de dicromato de potássio de concentração 0,0103 mol L^-1. Para isso, 1,5525g da amostra foi dissolvida e o volume completado para 50,00 mL com água. A titulação foi realizada em pH 0 (zero) com alíquotas de 10,00 mL da solução da amostra e gastou-se, em média, 18,30 mL do titulante. Determine o teor de Fe(II) e Fe(III) na amostra.
(Fe MM: 55,85 g/mol)

Passo 1

Beleza, vamos começar resumindo o que a questão está pedindo e quais conceitos vamos usar. A gente tem uma amostra de sulfato ferroso heptahidratado ( FeSO4 cdot 7 H2 O) que está contaminada com ferro III ( Fe^3+). A gente precisa descobrir quanto de ferro II ( Fe^2+) e ferro III ( Fe^3+) tem nessa amostra.
Para resolver isso, vamos usar a volumetria de oxirredução, que envolve reações de oxidação e redução. A gente vai usar uma solução de dicromato de potássio ( K2Cr2O7) como titulante. A ideia é calcular quantos mols de Fe^2+ estão na amostra com base no volume de titulante usado na titulação.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a concentração da amostra após ela ser dissolvida. Sabemos que dissolvemos 1,5525 g da amostra e completamos o volume até 50,00 mL (0,05000 L). A concentração da solução da amostra ( Camostra) é dada por:
Camostra = Massa da amostraMM da amostra times Volume da solução çã
A massa molar ( MM) do FeSO4 cdot 7 H2 O é 270,97 g/mol. Então:
Camostra = 1,5525 , g270,97 , g/mol times 0,05000 , L = 1,552513,5485 approx 0,1142 , mol/L

Passo 3

Agora, vamos considerar que usamos uma alíquota de 10,00 mL dessa solução para a titulação. A quantidade de mols de Fe^2+ nessa alíquota ( nFe^2+) é:
nFe^2+ = Camostra times Valíquota í
nFe^2+ = 0,1142 , mol/L times 0,01000 , L = 0,001142 , mol

Passo 4

A reação de oxidação do Fe^2+ pelo Cr2O7^2- no meio ácido é:
Cr2O7^2- + 14 H^+ + 6 Fe^2+ 2 Cr^3+ + 7 H2O + 6 Fe^3+
Daqui, vemos que 1 mol de Cr2O7^2- reage com 6 mols de Fe^2+. Ou seja, a relação molar é:
nCr2O7^2-nFe^2+ = 16

Passo 5

Sabemos que usaram, em média, 18,30 mL de K2Cr2O7 com concentração 0,0103 mol/L. Vamos calcular os mols de Cr2O7^2- usados:
nCr2O7^2- = Ctitulante times Vtitulante
nCr2O7^2- = 0,0103 , mol/L times 0,01830 , L approx 0,000188 , mol

Passo 6

Agora, usando a relação molar da reação, podemos encontrar os mols de Fe^2+ na alíquota:
nFe^2+ = 6 times nCr2O7^2- = 6 times 0,000188 , mol approx 0,001128 , mol
Isso está próximo dos 0,001142 mol que calculamos anteriormente, confirmando nossos cálculos.

Passo 7

Agora, vamos calcular os mols de Fe^2+ na amostra total. Como usamos uma alíquota de 10,00 mL de uma solução total de 50,00 mL, o fator de diluição é 5 (50 / 10). Portanto:
nFe^2+total = 5 times nFe^2+ = 5 times 0,001128 , mol = 0,00564 , mol

Passo 8

Agora, usando a massa molar do ferro (55,85 g/mol), vamos encontrar a massa de Fe^2+ na amostra:
Massa de Fe^2+ = nFe^2+total times MMFe = 0,00564 , mol times 55,85 , g/mol approx 0,315 , g

Passo 9

Para encontrar o teor de Fe^3+, precisamos saber a massa total de ferro na amostra. Considerando que a amostra é apenas FeSO4 cdot 7 H2O contaminada com Fe^3+, primeiro calculamos os mols totais de ferro na amostra original.
A massa molar do FeSO4 cdot 7 H2O é 270,97 g/mol, e contém 1 mol de Fe^2+ por mol de sal.
ntotal Fe = Massa da amostraMM = 1,5525 , g270,97 , g/mol approx 0,00572 , mol
Então, a massa total de ferro na amostra é:
Massa total de Fe = 0,00572 , mol times 55,85 , g/mol approx 0,319 , g

Passo 10

Agora, sabemos que temos 0,315 g de Fe^2+. A massa de Fe^3+ é a diferença entre a massa total de ferro e a massa de ferro II:
Massa de Fe^3+ = Massa total de Fe - Massa de Fe^2+ = 0,319 , g - 0,315 , g approx 0,004 , g

Resposta

O teor na amostra é aproximadamente 0,315 g de Fe^2+ e 0,004 g de Fe^3+.

Exercícios relacionados