Na titulação de 50,00 mL de Fe^2+ 0,050 mol / L, com Ce^4+ 0,100 mol / L,
a) Escreva a equação balanceada da reação de titulação
b) Calcule o volume no PE
c) Calcule o potencial da célula após adição de: 5,00 mL ; 1 5 , 0 0 mL ; 2 5 , 0 0 m L ; 35,00 mL; 45,00 mL

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício de titulação juntos! A questão envolve três partes principais: escrever a equação balanceada da reação entre Fe²⁺ e Ce⁴⁺, calcular o volume no ponto de equivalência (PE) e determinar o potencial da célula após a adição de certos volumes de titrante. Para isso, vamos usar conceitos de estequiometria e eletroquímica.

Passo 2

Primeiro, vamos escrever a equação balanceada para a reação de titulação entre Fe²⁺ e Ce⁴⁺. Nessa reação, o Fe²⁺ é oxidado a Fe³⁺ e o Ce⁴⁺ é reduzido a Ce³⁺.
A equação não balanceada é:
Fe^2+ + Ce^4+ Fe^3+ + Ce^3+
Agora, vamos balancear a equação. Observamos que tudo está balanceado em termos de carga e número de átomos, então a equação balanceada é:
Fe^2+ + Ce^4+ Fe^3+ + Ce^3+

Passo 3

Agora, vamos calcular o volume no ponto de equivalência (PE). No PE, a quantidade de moles de ácido é igual à quantidade de moles de base adicionada.
Primeiro, vamos calcular os moles de Fe²⁺:
Mo<=s de Fe^2+ = Concentração times Volume = 0,050, mol/L times 0,050, L = 0,0025, mol çã
Como a reação entre Fe²⁺ e Ce⁴⁺ é na proporção de 1:1, precisamos de 0,0025 mol de Ce⁴⁺ para neutralizar os Fe²⁺.
Agora, calculamos o volume de Ce⁴⁺ necessário usando a concentração fornecida:
Volume de Ce^4+ = Mo<=sConcentração = 0,0025, mol0,100, mol/L = 0,025, L = 25,00, mL çã

Passo 4

Por último, vamos calcular o potencial da célula após a adição de diferentes volumes de Ce⁴⁺. Para isso, usamos a equação de Nernst:
E = E^circ - 0,0592n log Q
Onde:
  • é o potencial da célula
  • é o potencial padrão da célula
  • é o número de elétrons transferidos
  • é o quociente de reação
No nosso caso, a reação envolve a transferência de 1 elétron ( ). Vamos supor que o potencial padrão da célula seja conhecido (para fins de exemplo, digamos que seja 0,60 V).
Vamos calcular para cada volume adicionado de Ce⁴⁺:
  1. Após adicionar 5,00 mL de Ce⁴⁺:
    • Moles de Ce⁴⁺ adicionados:
    • Moles de Fe²⁺ restantes:
    • Então, . Como é indefinido e tende a , o potencial tende a .
  2. Após adicionar 15,00 mL de Ce⁴⁺:
    • Moles de Ce⁴⁺ adicionados:
    • Moles de Fe²⁺ restantes:
    • Então,
  3. Após adicionar 25,00 mL de Ce⁴⁺ (PE):
    • Nesse ponto, moles de Ce⁴⁺ adicionados igualam os moles de Fe²⁺, então
  4. Após adicionar 35,00 mL de Ce⁴⁺:
    • Moles de Ce⁴⁺ adicionados:
    • Moles de Fe²⁺ restantes: (todo Fe²⁺ foi titulado)
    • Excesso de Ce⁴⁺:
    • novamente tende a , então tende a
  5. Após adicionar 45,00 mL de Ce⁴⁺:
    • Moles de Ce⁴⁺ adicionados:
    • Excesso de Ce⁴⁺:
    • novamente tende a , então tende a

Resposta

a) A equação balanceada é:
Fe^2+ + Ce^4+ Fe^3+ + Ce^3+
b) O volume no ponto de equivalência (PE) é de 25,00 mL de Ce⁴⁺.
c) Os potenciais da célula após as adições são:
  • Após 5,00 mL: tende a +∞ V
  • Após 15,00 mL: aproximadamente 0,526 V
  • Após 25,00 mL: 0,60 V
  • Após 35,00 mL: tende a +∞ V
  • Após 45,00 mL: tende a +∞ V

Exercícios relacionados