(ITA - 2015 - 2ª Fase)
Uma amostra de ferro foi totalmente dissolvida a Fe(II) em 25,0mL de solução aquosa ácida. A seguir, a solução de Fe(II) foi titulada com 20mL de uma solução aquosa 0,01mol/L em permanganato de potássio. Baseando-se nessas informações, responda os seguintes itens:
a) Qual é a equação iônica balanceada que descreve a reação de titulação?
b) É necessária a adição de indicador para visualização do ponto final da titulação? Por quê?
c) Qual será a variação de cor e as espécies responsáveis por essa variação no ponto de viragem?
d) Qual é o valor numérico da massa (em g ) de ferro na amostra dissolvida, considerando que não há interferentes na solução?
Gabarito:
Resolução:
a) A solução aquosa ácida de Fe+2 foi titulada com uma solução de KMnO4, em uma reação que pode ser expressa pela expressão:
Fe+2(aq) + H+(aq) + K+(aq) + MnO-4(aq) → Fe+3(aq) + H2O(l) + K+(aq) + Mn+2(aq)
A variação de nox do ferro é +2 para +3, portanto, o ferro oxida com ΔNox = 1. Já o manganês varia de +7 para +2, então reduz com ΔNox = 5. Invertendo a variação de Nox nas espécies:
5 Fe+2(aq) + H+(aq) + K+(aq) + 1 MnO-4(aq) → Fe+3(aq) + H2O(l) + K+(aq) + Mn+2(aq)
Prosseguindo com o balanceamento por tentativa para igualar massa e carga:
5 Fe+2(aq) + 8 H+(aq) + K+(aq) + 1 MnO-4(aq) → 5 Fe+3(aq) + 4 H2O(l) + K+(aq) + Mn+2(aq)
b) Não é necessário uso de indicador. A solução inicial é incolor e o MnO4- é violeta. Ao fim do processo de titulação, todos os íons Fe2+ terão sido consumidos pelos íons MnO4-, o que acarreta em um excesso de MnO4- e a solução adquire a cor violeta.
c) A variação de cor é de incolor para violeta, cor característica do íon permanganato.
d) Foram adicionados 20 mL de uma solução 0,01 mol/L de KMnO4, portanto, a quantidade de MnO4- adicionado é:
0,01 mol de MnO4- ---------- 1000 mL
x --------------------------------- 20 mL
x = 2,0 x 10-4 mol de MnO4-
A quantidade de Fe+2 que reage com essa quantidade de MnO4- é:
5 mol de Fe+2 -------- 1 mol de MnO4-
y ------------------------- 2,0 x 10-4 mol de MnO4-
y = 1,0 x 10-3 mol de Fe+2
Para transformar a quantidade matéria em massa, utiliza-se a massa molar do ferro que é 56/mol:
1 mol de Fe+2 ----------------------- 56 g
1,0 x 10-3 mol de Fe+2 ----------- y
y = 0,056 g de Fe+2
A massa de ferro é 0,056 g.