Exercícios Resolvidos de Balanceamento e Relações Estequiométricas

UNIRIO – Química Geral. Lista de Exercícios. Questão 09.

Uma amostra de 0,4834 g, contendo ferro e outras substâncias, reagiu com solução ácida de maneira que todo o ferro, F e ( s ) , passasse para a forma de F e ( a q ) 2 + . O F e 2 + da solução resultante reagiu estequiometricamente, conforme a reação abaixo, com 45,48 mL de K 2 C r 2 O 7 0,016   m o l . L - 1 . Qual é a percentagem em massa de ferro na amostra?

6 F e ( a q ) 2 + + K 2 C r 2 O 7 ( a q ) + 14 H ( a q ) + → 6 F e ( a q ) 3 + + 2 C r ( a q ) 3 + + 7 H 2 O ( l ) + 2 K ( a q ) +

Passo 1

Normalmente, nesse tipo de questão, precisamos pensar de trás pra frente.

O enunciado nos diz que uma amostra contendo F e reagiu de modo a formar F e 2 + .

Depois o F e 2 + formado reagiu com 45,48 mL de uma solução 0,016 mol. L - 1 de K 2 C r 2 O 7 .

E o que significa pensar de trás para frente nesse caso?

Vamos usar aquele último dado para descobrir quanto de K 2 C r 2 O 7 foi consumido (em número de mols); depois, por estequiometria, veremos quantos mols de F e 2 + reagem com essa quantidade de K 2 C r 2 O 7 ; por último, compararemos a massa de F e 2 + com a da amostra original para descobrir qual a porcentagem dela era feita de ferro.

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 2

Beleza! Começamos determinando o número de mols de K 2 C r 2 O 7 contidos em 45,48 mL de uma solução daquela concentração por regra de três:

Pois em 1 litro temos 0,016 mols e queremos determinar quantos mols teremos em 0,04548 L (45,48 mL).

x = 0,016 x 0,04548 = 7,28 . 10 - 4   m o l = 0,728   m m o l

Então sabemos que o F e 2 + consumiu 0,728 mmol de K 2 C r 2 O 7 .

Passo 3

Pela equação química fornecida (sempre bom conferir se ela está balanceada):

6 F e ( a q ) 2 + + K 2 C r 2 O 7 ( a q ) + 14 H ( a q ) + → 6 F e ( a q ) 3 + + 2 C r ( a q ) 3 + + 7 H 2 O ( l ) + 2 K ( a q ) +

Vemos que para cada mol de K 2 C r 2 O 7 , 6 mols de F e 2 + são consumidos. Portanto, o número de mols de F e 2 + envolvido no processo foi de:

n F e = 6 x 0,728 . 10 - 3 = 4,368 . 10 - 3 m o l

E com a massa molar do ferro, passamos para a massa de ferro na amostra.

Observação: consideramos a massa de F e ( s ) = massa de F e 2 + .

M M F e = 55,85   g / m o l

n = m M M

m F e = n F e . M M F e = 4,368 . 10 - 3 . 55,85 = 0,2440   g

Portanto, a amostra inicial continha 0,2440 g de ferro.

Passo 4

A porcentagem de ferro na amostra inicial pode ser calculado pela razão entre a massa de ferro e a massa total da amostra:

% F e = 0,2440 0,4834 = 50,5 %

Resposta

50,5% de ferro.

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