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Enunciado

Química - Fundamentos de química analítica, Skoog- Ed: 8º - Capítulo 20.Questões e Problemas - Ex. 46

Uma amostra de 1,065 g de aço inoxidável foi dissolvida em HCl (esse tratamento converte o Cr presente em Cr3) e diluída para 500,0 mL em um balão volumétrico. Uma alíquota de 50,00 mL foi passada através de um redutor de Walden e titulada com 13,72 mL de KMnO4 0,01920 mol L1. Uma alíquota de 100,0 mL foi passada por um redutor de Jones e recolhida em 50 mL de Fe3 0,10 mol L1. A titulação da solução resultante necessitou de 36,43 mL da solução de KMnO4. Calcule a porcentagem de Fe e Cr na liga metálica.

Passo 1

Primeiro calculamos mols de K M n O 4 usando a concentração e volume:

n = c ∙ V

Então, escrevemos a reação e, usando a razão molar, calculamos os mols de F e 2 + (note que o reator Walden converte F e 3 + para F e 2 + e não reage com C r 3 + ).

Em seguida, calculamos os mols em uma solução diluída usando o volume da amostra diluída e o volume da primeira alíquota:

n = c ∙ 500 m L 50 m L

Então calculamos mols de K M n O 4 para a solução resultante usando a concentração e o volume:

n = c ∙ V

Usando os mols de K M n O 4 para a solução resultante e a razão molar, calculamos o total de moles de Fe e Cr. Observe que o reator Jones converte F e 3 + para F e 2 + e C r 3 + para C r 2 + .

Em seguida, calculamos o total de mols em uma solução diluída usando o volume da amostra diluída e o volume da segunda alíquota:

n = c ∙ 500 100

Os mols de Cr podem ser calculados subtraindo os mols de F e 2 + do total de mols

n C r = n t o t a l - n F e 2 +

Em seguida, calculamos a massa de Fe e Cr usando os mols e a massa molar:

m = n ∙ M

A porcentagem pode ser calculada usando a massa e a massa da amostra

% = m ( x ) m ( a m o s t r a ) ∙ 100 %

Passo 2

Os mols de K M n O 4 pode ser calculado usando a concentração e o volume

A reação é:

M n O 4 - ​ + 5   F e 2 + + 8   H + → M n 2 + + F e 3 + + 4   H 2 ​ O

De acordo com a reação, os mols de F e 2 + são:

Nós devemos multiplicar a quantidade de F e 2 + pelo volume diluído:

Então calculamos mols de K M n O 4 para a solução resultante usando a concentração e o volume:

Usando os mols de K M n O 4 para a solução resultante e a razão molar, calculamos o total de moles de Fe e Cr. De acordo com a reação, os mols de F e 2 + são:

Devemos multiplicar a quantidade de moles totais pelo volume de diluição:

n t o t a l = 3.495 ∙ 10 - 3 ∙ V ( d i l u i d o ) V ( s e g u n d a   a l i c o t a )

n t o t a l = 3.495 ∙ 10 - 3 ∙ 500 100 = 0.0175   m o l

Passo 3

Os mols de Cr podem ser calculados subtraindo os mols de F e 2 + do total de mols

Calculamos a massa do Fe usando os mols e a massa molar do Fe:

Calculamos a massa de Cr usando os mols e a massa molar de Cr:

A porcentagem de Fe pode ser calculada usando a massa de Fe e a massa da amostra:

%   F e = m F e m a m o s t r a 100 %

% F e = 0.737 1.065 ∙ 100 % = 69.20 %

A porcentagem de Cr pode ser calculada usando a massa de Cr e a massa da amostra:

%   C r = m ( C r ) m ( a m o s t r a ) ∙ 100 % = 0.224 1.065 ∙ 100 % = 21.03 %

Resposta

%   C r   =   21.03   % ;   %   F e   =   69.20   %

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