Uma solução amostra contém Fe(II) e Fe(III). Retiraram-se 25,00 mL desta amostra para um balão volumétrico de 200,0 mL, e completou-se o volume com água deionizada. Para um erlenmeyer mediu-se 15,00 mL 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 0,0203 M, tendo-se gasto 2,34 mL, conforme a reação:
MnO4^-+8 H^++5 Fe^2+ Mn^2++5 Fe^3++4 H2 O. Para outro erlenmeyer mediu-se 10,00 mL da solução contida no balão, acidulou-se com HCl e adicionou-se excesso de uma solução de cation Sn^2+, conforme a reação: 6 Cl^-+Sn^2++ 2 Fe^3+ 2 Fe^2++[SnCl6]^2-. Após reação e remoção do Sn^2+ e cloretos sobrantes, titulou-se o conteúdo do frasco com a solução acidificada de permanganato 0,0203 M, tendo-se gasto 3,51 mL. Calcule a concentração da amostra em Fe^2+ e Fe ^3+.

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:
  1. 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⁺.
  2. 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:
MnO4^- + 8 H^+ + 5 Fe^2+ Mn^2+ + 5 Fe^3+ + 4 H2 O
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:
Mols de MnO4^- = Volume (L) times Concentração (M) = 0,00234 , L times 0,0203 , M = 4,75 times 10^-5 , mol çã

Passo 5

Agora, sabendo que cada mol de MnO₄⁻ reage com 5 mols de Fe²⁺:
Mols de Fe^2+ = 5 times 4,75 times 10^-5 = 2,375 times 10^-4 , mol
Esses mols estão presentes nos 15 mL da solução diluída que usamos.

Passo 6

Para encontrar a concentração de Fe²⁺ na solução diluída:
Concentração de Fe^2+ = MolsVolume (L) = 2,375 times 10^-4 , mol0,015 , L = 0,0158 , M çã

Passo 7

Lembrando que a solução original foi diluída 8 vezes, a concentração de Fe²⁺ na amostra original é:
Concentração original de Fe^2+ = 0,0158 , M times 8 = 0,126 , M çã

Passo 8

Agora, vamos para a segunda análise no segundo erlenmeyer. A reação é:
6 Cl^- + Sn^2+ + 2 Fe^3+ 2 Fe^2+ + [SnCl6]^2-
Isso mostra que 1 mol de Sn²⁺ reage com 2 mols de Fe³⁺.

Passo 9

Calculando os mols de MnO₄⁻ usados na segunda titulação:
Mols de MnO4^- = 0,00351 , L times 0,0203 , M = 7,13 times 10^-5 , mol

Passo 10

Sabendo que cada mol de MnO₄⁻ reage com 2 mols de Fe³⁺:
Mols de Fe^3+ = 2 times 7,13 times 10^-5 = 1,426 times 10^-4 , mol
Esses mols estão presentes nos 10 mL da solução diluída que usamos.

Passo 11

Para encontrar a concentração de Fe³⁺ na solução diluída:
Concentração de Fe^3+ = 1,426 times 10^-4 , mol0,010 , L = 0,01426 , M çã

Passo 12

Lembrando novamente que a solução original foi diluída 8 vezes, a concentração de Fe³⁺ na amostra original é:
Concentração original de Fe^3+ = 0,01426 , M times 8 = 0,1141 , M çã

Resposta

A concentração na amostra original é aproximadamente 0,126 , M de Fe^2+ e 0,114 , M de Fe^3+.

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