Titulação de 50,0 mL de solução de Fe^2+ 0,050 M com solução de Ce^4+ 0,10 M. Considere a temperatura da titulação como sendo 25^circ C. Escreva a reação balanceada da titulaçāo e calcule o potencial para os seguintes volumes de Ce^4+ adicionado: 20,0; 25,0; 30,0 mL. ( 2,0 pontos)
ll Ce^4++e^- rightarrow Ce^3+ & E^2=1,44 V Fe^3++e^- rightarrow Fe^2+ & E^2=0,77 V

Passo 1

Beleza, vamos resolver uma titulação onde temos 50,0 mL de uma solução de Fe^2+ com concentração de 0,050 M sendo titulada com uma solução de Ce^4+ de 0,10 M. O principal conteúdo aqui é a reações redox e o cálculo do potencial eletroquímico durante a titulação. Precisaremos balancear a reação, calcular as quantidades de reagentes e usar a equação de Nernst para achar os potenciais em diferentes volumes de Ce^4+ adicionados.

Passo 2

Primeiro, vamos balancear a reação redox entre Ce^4+ e Fe^2+. Olhando para as semi-reações fornecidas:
ll Ce^4+ + e^- rightarrow Ce^3+ & E^circ=1,44 V Fe^3+ + e^- rightarrow Fe^2+ & E^circ=0,77 V
Para combinar essas duas semi-reações, precisamos que o número de elétrons seja igual. Já que cada reação envolve 1 elétron, podemos simplesmente subtrair a segunda da primeira:
Ce^4+ + Fe^2+ Ce^3+ + Fe^3+
Essa é a reação balanceada da titulação.

Passo 3

Agora, vamos calcular o potencial eletroquímico para os volumes de Ce^4+ adicionados: 20,0 mL, 25,0 mL e 30,0 mL. Para isso, usamos a equação de Nernst, que relaciona o potencial de eletrodo com as concentrações dos reagentes e produtos:
E = E^circ - 0,0592n log ( [Fe^3+][Ce^4+][Fe^2+] )
Onde:
  • E^circ é a diferença entre os potenciais padrão das semi-reações: 1,44 V - 0,77 V = 0,67 V
  • n = 1 (número de elétrons transferidos)
Primeiro, vamos calcular as moles de Ce^4+ adicionadas para cada volume:
Mo<=s de Ce^4+ = Volume (L) times Concentração çã
Para cada volume:
  • 20,0 mL: 0,020 L times 0,10 M = 0,002 mol
  • 25,0 mL: 0,025 L times 0,10 M = 0,0025 mol
  • 30,0 mL: 0,030 L times 0,10 M = 0,003 mol
Como a titulação ocorre entre Fe^2+ e Ce^4+ na proporção 1:1, vamos determinar o excesso ou a falta de algum reagente e calcular as concentrações após a reação.

Passo 4

Vamos analisar cada volume de Ce^4+ adicionado:
  1. Para 20,0 mL de Ce^4+:
    • Moles de Fe^2+ iniciais: 0,050 M times 0,050 L = 0,0025 mol
    • Moles de Ce^4+ adicionados: 0,002 mol
    • Ce^4+ é o reagente limitante. Resta Fe^2+: 0,0025 - 0,002 = 0,0005 mol
    • Concentrações:
      • [Fe^3+] = 0,002 mol / 0,070 L = 0,0286 M
      • [Fe^2+] = 0,0005 mol / 0,070 L = 0,00714 M
      • [Ce^4+] restante: 0
    • Aplicando a equação de Nernst: E = 0,67 V - 0,05921 log ( 0,02860,00714 ) approx 0,67 V - 0,0592 times 0,653 = 0,67 V - 0,0386 V approx 0,631 V
  2. Para 25,0 mL de Ce^4+:
    • Moles de Ce^4+ adicionados: 0,0025 mol
    • Moles de Fe^2+ iniciais: 0,0025 mol
    • Total acrescido igual ao moles de Fe^2+, atingindo o ponto de equivalência.
    • Neste ponto, as concentrações de Fe^2+ e Ce^4+ estão na proporção exata, e o potencial é igual ao potencial padrão: E = 0,67 V
  3. Para 30,0 mL de Ce^4+:
    • Moles de Ce^4+ adicionados: 0,003 mol
    • Moles de Fe^2+ iniciais: 0,0025 mol
    • Agora, Fe^2+ é o reagente limitante. Resta Ce^4+: 0,003 - 0,0025 = 0,0005 mol
    • Concentrações:
      • [Fe^3+] = 0,0025 mol / 0,080 L = 0,03125 M
      • [Ce^4+] restante: 0,0005 mol / 0,080 L = 0,00625 M
      • [Fe^2+] = 0
    • Aplicando a equação de Nernst: E = 0,67 V - 0,05921 log ( 0,031250,00625 ) approx 0,67 V - 0,0592 times 0,778 = 0,67 V - 0,0461 V approx 0,624 V

Resposta

Os potenciais eletroquímicos para os volumes de Ce^4+ adicionados são:
  • 20,0 mL: E approx 0,631 V
  • 25,0 mL: E = 0,67 V
  • 30,0 mL: E approx 0,624 V

Exercícios relacionados

MnO4^-+1 O3^-+H2 O MnO2+1 O4^-+OH^-
Após o balanceamento, com os menores coeficientes inteiros, da equação química anterior, pode-se afirmar:
(01) Dois mols de MnO4 reagem com três mols de +1 O3.
(02) O número de oxidação do iodo, no íon periodato, é +5 .
(04) A água atua como agente redutor.
(08) O elemento químico manganês é oxidado.
(16) O íon permanganato atua como agente oxidante.
(32) A reação envolve transferência de elétrons.
Indique e marque a soma dos itens corretos ( ).
Balancear as seguintes equações de acordo com o método solicitado. Lembre-se de reduzir os coeficientes estequiométricos pelos menores números inteiros:
H3 SbO4+Zn SbH3+Zn^2+ (método REDOX por semirreações deixando o meio básico ao final)
Para a titulação de 50,0 mL de uma solução de Cu(NO3)2 0,08 M com uma solução de EDTA 0,04 M, tamponado em pH 5,0, calcule o valor de pCu^2+ nos volumes de EDTA adicionados: 90 ; 100 ; 110 mL (dados Kf=10^18 e a4 a pH 5=3,5 times 10^-7)(2,0 pontos)
Cu^2++Y^4 rightarrow CuY^2-
Calcule o pH, em cada um dos pontos, na titulação de 50,0 mL de uma solução de NaOH 0,01M com uma solução de HCl 0,1 M. Volumes de ácido adicionados: 3, 0 ; 5,0 e 7,0 mL. ( 2,0 pontos)
Dados:
l Dados: E=E^*-0,0592n log [C]^c cdot[D]^d[A]^a cdot[B]^b E=n1 E1^0+n2 E2^0(n1+n2) Kf^prime=KM Y alpha4 pH=pK1+log [HA^-][H2 A]