Todo o ferro de uma amostra de ferro de
é dissolvida numa solução acidica e convertida em
o qual foi titulada com uma solução de
de
. Na titulação, o ferro é oxidado a
. A titulação requer
da solução de
. Se o ferro estivesse presente na amostra sob a forma de
, qual a porcentagem em massa de
na amostra?
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre uma amostra de ferro de 2,0000 g que foi dissolvida e convertida em íons
. Esses íons foram titulados com uma solução de
de concentração 0,1000 mol/L, onde o ferro é oxidado a
. Usaram-se 27,4500 mL de
. Agora, se o ferro estivesse na amostra como
, queremos saber qual a porcentagem em massa de
nessa amostra. Para resolver isso, vamos precisar entender reações de oxidação-redução (redox), estequiometria e cálculo de concentração.
Passo 2
Primeiro, vamos escrever a equação da reação redox entre
e
. Em meio ácido, o permanganato de potássio (
) reage com os íons ferro
, oxidando o ferro a
e reduzindo o permanganato a
. A equação geral fica assim:
Passo 3
Agora, vamos balancear a equação redox. Primeiro, separamos as semi-reações de oxidação e redução:
Redução (Mn):
Balanceando oxigênios com
e hidrogênios com
:
Oxidação (Fe):
Agora, igualamos os elétrons transferidos. A redução de
envolve 5 elétrons:
Multiplicamos a semi-reação de oxidação por 5:
Somando as duas semi-reações:
Passo 4
Vamos calcular os moles de
utilizados na titulação. A concentração da solução é 0,1000 mol/L e o volume usado foi 27,4500 mL, que equivale a 0,0274500 L.
Passo 5
Da equação balanceada, vemos que 1 mol de
reage com 5 mols de
. Então, para 0,0027450 mol de
, os moles de
são:
Passo 6
Agora, vamos considerar que o ferro está presente na amostra como
. Primeiro, calculamos a massa molar de
:
Cada mol de
contém 2 mols de
. Então, os moles de
na amostra são:
Agora, calculamos a massa de
:
Passo 7
Finalmente, calculamos a porcentagem em massa de
na amostra de 2,0000 g:
Resposta
A porcentagem em massa de
na amostra é de 54,75%.