Utilizou-se uma alíquota de 10,00 mL de um padrão primário (oxalato de sódio) 0,050 mol^-1 para padronizar uma solução de permanganato de potássio (KMnO4) pm 0,020 mol L^-1. Essa reação ocorreu em meio ácido. Baseado nessas informações, (a) Escreva a reação química balanceada. (b) Qual o volume esperado para obter o ponto de viragem. © Um aluno gastou 21,50 mL de KMnO4. Calcule o erro da titulação e a concentração real da solução de KMnO4.

Passo 1

Vamos entender o que o exercício está pedindo. Temos uma titulação envolvendo duas soluções: uma de oxalato de sódio ( Na2C2O4) com concentração de 0,050 mol L^-1 e outra de permanganato de potássio ( KMnO4) com concentração próxima a 0,020 mol L^-1. A reação ocorre em meio ácido. Precisamos:
a) Escrever a reação química balanceada.
b) Calcular o volume esperado para atingir o ponto de viragem.
c) Determinar o erro na titulação do aluno e a concentração real da solução de KMnO4.
Vamos resolver cada parte passo a passo.

Passo 2

Parte a: Escrever a reação química balanceada
Primeiro, precisamos identificar as espécies químicas envolvidas e como elas reagem em meio ácido. O permanganato de potássio ( KMnO4) é um agente oxidante forte, e o oxalato de sódio ( Na2C2O4) atua como agente redutor.
Em meio ácido, a reação de permanganato de potássio com oxalato de sódio pode ser representada da seguinte forma:
MnO4^- + C2O4^2- + H^+ Mn^2+ + CO2 + H2O
Agora, vamos balancear essa equação:
  1. Balancear o manganês (Mn):
    Há 1 Mn em MnO4^- e 1 Mn em Mn^2+.
  2. Balancear o carbono ©:
    Há 2 C em C2O4^2- e 2 C em 2 CO2.
  3. Balancear o oxigênio (O):
    À esquerda:
    • MnO4^-: 4 O
    • C2O4^2-: 4 O
      Total: 8 O
    À direita:
    • 2 CO2: 4 O
    • H2O: 1 O
      Total: 5 O
    Para balancear, ajustamos os coeficientes de H2O:
    Colocamos 4 H2O para ter 4 O adicionais:
    MnO4^- + C2O4^2- + H^+ Mn^2+ + 2 CO2 + 4 H2O
  4. Balancear o hidrogênio (H):
    À direita, temos 8 H de 4 H2O, então colocamos 8 H^+ à esquerda:
    MnO4^- + C2O4^2- + 8 H^+ Mn^2+ + 2 CO2 + 4 H2O
  5. Balancear a carga elétrica:
    À esquerda:
    • MnO4^-: -1
    • C2O4^2-: -2
    • 8 H^+: +8
      Total: +5
    À direita:
    • Mn^2+: +2
    • 2 CO2 e 4 H2O: neutro
      Total: +2
    Para balancear a carga, adicionamos elétrons ( e^-) ao lado esquerdo:
    MnO4^- + C2O4^2- + 8 H^+ + 5 e^- Mn^2+ + 2 CO2 + 4 H2O
Então, a reação balanceada em meio ácido é:
MnO4^- + C2O4^2- + 8 H^+ Mn^2+ + 2 CO2 + 4 H2O

Passo 3

Parte b: Calcular o volume esperado para obter o ponto de viragem
Vamos utilizar a estequiometria da reação balanceada para encontrar o volume esperado de KMnO4 necessário para reagir completamente com o oxalato de sódio.
Primeiro, observamos a relação molar entre MnO4^- e C2O4^2- na reação:
1 mol MnO4^- rea>= com 1 mol C2O4^2-
Agora, calculamos os mols de oxalato de sódio usados na titulação:
Mols de C2O4^2- = C times V = 0,050 mol , L^-1 times 0,010 L = 0,0005 mol
Como a relação molar é 1:1, precisamos de 0,0005 mol de MnO4^-.
Agora, usando a concentração da solução de KMnO4 ( 0,020 mol , L^-1), calculamos o volume necessário:
V = MolsC = 0,0005 mol0,020 mol , L^-1 = 0,025 L = 25,00 mL
Portanto, o volume esperado para atingir o ponto de viragem é de 25,00 mL.

Passo 4

Parte c: Calcular o erro da titulação e a concentração real da solução de KMnO4
O aluno utilizou 21,50 mL de KMnO4 em vez dos 25,00 mL esperados.
Primeiro, vamos calcular a concentração real da solução de KMnO4 usada pelo aluno.
Usando a relação da estequiometria:
C1 V1 = C2 V2
Onde:
  • C1 = 0,050 mol , L^-1 (oxalato de sódio)
  • V1 = 0,010 L (volume de oxalato de sódio)
  • C2 = ? (concentração real de KMnO4)
  • V2 = 0,0215 L (volume usado pelo aluno)
Rearranjando para encontrar C2:
C2 = C1 V1V2 = 0,050 times 0,0100,0215 approx 0,00050,0215 approx 0,02326 mol , L^-1
Portanto, a concentração real da solução de KMnO4 é aproximadamente 0,02326 mol , L^-1.
Agora, calculamos o erro na titulação. O erro pode ser visto como a diferença entre o volume esperado e o volume real usado pelo aluno:
Erro = Vreal - Vesperado = 21,50 mL - 25,00 mL = -3,50 mL
O valor negativo indica que o aluno usou 3,50 mL a menos do que o esperado.

Resposta

a) A reação química balanceada em meio ácido é:
MnO4^- + C2O4^2- + 8 H^+ Mn^2+ + 2 CO2 + 4 H2O
b) O volume esperado para atingir o ponto de viragem é de 25,00 mL.
c) O erro da titulação foi de -3,50 mL e a concentração real da solução de KMnO4 é aproximadamente 0,02326 mol , L^-1.

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