Uma solução amostra contém Fe(II) e Fe(III). Retiraram-se
desta amostra para um balão volumétrico de
, e completou-se o volume com água deionizada. Para um erlenmeyer mediu-se
da solução contida no balão, 20 mL de água destilada, e tamponou-se a solução para meio fortemente ácido. Titulou-se o conteúdo do erlenmeyer com uma solução de íon permanganato
, tendo-se gasto
, conforme a reação:
. Para outro erlenmeyer mediu-se
da solução contida no balão, acidulou-se com HCl e adicionou-se excesso de uma solução de cation
, conforme a reação:
. Após reação e remoção do
e cloretos sobrantes, titulou-se o conteúdo do frasco com a solução acidificada de permanganato
, tendo-se gasto
. Calcule a concentração da amostra em
e Fe
.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre uma solução que contém íons Fe²⁺ e Fe³⁺. A gente retirou 25 mL dessa solução e fez uma diluição até 200 mL. Depois, usamos essa solução diluída para duas análises diferentes em erlenmeyer:
-
Primeiro erlenmeyer: Medimos 15 mL da solução diluída, adicionamos água e tornamos a solução fortemente ácida. Depois, titulei com uma solução de permanganato (MnO₄⁻) para descobrir a quantidade de Fe²⁺.
-
Segundo erlenmeyer: Medimos 10 mL da solução diluída, adicionamos HCl e excesso de Sn²⁺ para converter Fe³⁺ em Fe²⁺. Depois, titulei novamente com permanganato para descobrir a quantidade de Fe³⁺.
Vamos precisar de conhecimentos sobre diluições, reações redox e cálculos de titulação para resolver isso.
Passo 2
Primeiro, vamos entender as diluições que foram feitas. Tiramos 25 mL da amostra original e diluímos para 200 mL. Isso significa que a solução foi diluída 8 vezes (200 mL / 25 mL = 8). Essa diluição vai afetar as concentrações dos íons na solução.
Passo 3
Agora, vamos para a primeira parte da análise no primeiro erlenmeyer. Usamos 15 mL da solução diluída e adicionamos 20 mL de água, totalizando 35 mL, mas como completamos o volume com água deionizada até o balão de 200 mL, a diluição final precisa ser considerada. No entanto, para simplificar, vamos considerar que a concentração dos íons Fe²⁺ na solução diluída é a que interessa.
A titulação com permanganato segue a reação:
Isso nos diz que 1 mol de MnO₄⁻ reage com 5 mols de Fe²⁺.
Passo 4
Vamos calcular os mols de MnO₄⁻ usados na titulação:
Passo 5
Agora, sabendo que cada mol de MnO₄⁻ reage com 5 mols de Fe²⁺:
Esses mols estão presentes nos 15 mL da solução diluída que usamos.
Passo 6
Para encontrar a concentração de Fe²⁺ na solução diluída:
Passo 7
Lembrando que a solução original foi diluída 8 vezes, a concentração de Fe²⁺ na amostra original é:
Passo 8
Agora, vamos para a segunda análise no segundo erlenmeyer. A reação é:
Isso mostra que 1 mol de Sn²⁺ reage com 2 mols de Fe³⁺.
Passo 9
Calculando os mols de MnO₄⁻ usados na segunda titulação:
Passo 10
Sabendo que cada mol de MnO₄⁻ reage com 2 mols de Fe³⁺:
Esses mols estão presentes nos 10 mL da solução diluída que usamos.
Passo 11
Para encontrar a concentração de Fe³⁺ na solução diluída:
Passo 12
Lembrando novamente que a solução original foi diluída 8 vezes, a concentração de Fe³⁺ na amostra original é:
Resposta
A concentração na amostra original é aproximadamente
de
e
de
.