Enunciado
Química - Fundamentos de química analítica, Skoog- Ed: 8º - Capítulo 21.Questões e Problemas - Ex. 24
Uma alíquota de 40,00 mL de HNO2 0,05000 mol L1 é diluída a 75,00 mL e titulada com Ce4 0,0800 mol L1. O pH da solução é mantido em 1,00 durante a titulação; o potencial formal do sistema cério é 1,44 V
*(a) Calcule o potencial do eletrodo indicador, em relação ao eletrodo de referência de calomelano saturado após a adição de 5,00; 10,00; 15,00; 25,00; 40,00; 49,00; 49,50; 49,60; 49,70; 49,80; 49,90; 49,95; 49,99; 50,00; 50,01; 50,05; 50,10; 50,20; 50,30; 50,40; 50,50; 51,00; 60,00; 75,00 e 90,00 mL de cério(IV). (b) Construa uma curva de titulação para esses dados. (c) Gere curvas da primeira e segunda derivadas para os dados. O volume no qual a segunda derivada passa pelo zero corresponde ao ponto de equivalência teórico? Por que sim ou por que não?
Passo 1
Primeiro, podemos escrever a semi-reação que ocorre quando é titulado com :
Já que em nossa tarefa é reduzido e oxidado, precisamos reverter a segunda reação:
Precisamos multiplicar a primeira reação por 2 para equilibrar os elétrons:
Agora podemos cancelar os elétrons:
Lembre-se que o potencial da célula é calculado da seguinte maneira:
Antes do ponto equivalente, o potencial do eletrodo indicador é determinado por esta reação:
Portanto, o potencial do eletrodo indicador é:
Então, para calcular o potencial do eletrodo indicador, precisamos calcular as concentrações de e . Desde e reagem na razão 1:2, podemos escrever seus mols como:
Portanto, a concentração de após um certo volume de é adicionado é:
Concentração de alíquota é:
Passo 2
Vamos apenas calcular a concentração de quando 5,00 mL de é adicionado e o restante no programa de computador.
Concentração de a 5 mL de adicionado é:
Calcule o resto das concentrações usando um programa de computador.
Agora podemos calcular a concentração de a 5ml. Como é adicionado, é produzido. Uma vez que a razão de mols de e é 1:2 podemos escrever:
Portanto, a concentração de depois de é adicionado é:
Vamos apenas calcular a concentração de quando 5,00 mL de é adicionado e o restante no programa de computador.
Concentração de a 5 mL de adicionado é:
Calcule o resto das concentrações usando um programa de computador.
Agora podemos usar a equação do passo 6 para calcular o potencial do eletrodo indicador antes do ponto equivalente em 5 mL:
Podemos usar a equação 21-1 para calcular o potencial da célula em 5 mL se o potencial de SCE for 0,244 V:
Agora podemos calcular o potencial da célula no ponto de equivalência (50 mL). Lembre-se do capítulo 19 que a concentração de duas espécies é igual no ponto de equivalência e a equação para calcular o potencial é assim:
Passo 3
Podemos usar a equação 21-1 para calcular o potencial da célula no ponto de equivalência se o potencial de SCE for 0,244 V:
Após o ponto de equivalência, o potencial da célula é determinado por célula:
Podemos calcular a concentração de após o ponto de equivalência calculando a concentração inicial de já que todos os reagiu e não pode ser produzido:
Vamos calcular as concentrações no programa de computador.
Podemos calcular a concentração de após o ponto de equivalência subtraindo moles de excesso e mols de inicial:
Os dados que vamos usar para a curva de titulação são:
Para a primeira curva de titulação, colocaremos o volume de no eixo x e o potencial da célula no eixo y. A curva de titulação fica assim:
As fórmulas para calcular a primeira e a segunda curva derivada são:
Os dados que vamos usar para o gráfico da primeira e segunda derivada são:
Para o gráfico da primeira derivada, colocaremos o volume de (coluna C) no eixo x e ΔE/ΔV (coluna K) no eixo y. O gráfico da primeira derivada é:
Para o gráfico da segunda derivada, colocaremos o (coluna C) no eixo x e o (coluna O) no eixo y. O gráfico da segunda derivada é:
O valor do ponto de equivalência usando um gráfico da segunda derivada é 50,05 mL, enquanto o ponto de equivalência teórico é 50,00 mL. Não corresponde ao valor teórico porque a titulação potenciométrica mede o ponto de equivalência com mais precisão
Resposta
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