3ª Questão (
pontos): Uma amostra de água oxigenada comercial foi levada a um laboratório para análise. Do frasco que continha a produto foi retirada uma alíquota de 10,00 mL da amostra e transferida para um balão volumétrico de
, que teve seu volume completado com água destilada, e, na sequência a solução foi homogeneizada. Dessa solução, uma alíquota de
foi transferida para um Erlenmeyer e titulada com solução padronizada de permanganato de potássio (
) com concentração igual a
. O volume consumido de
na titulação foi
. Assim, considerando todas essas informações, responda o que se pede:
Dados:
.
a) (1 ponto) Faça o balanceamento da equação e lembre-se de justificar a sua resposta.
b) (
ponto) Calcule a concentração, em
, de
existente na solução-amostra preparada (balão de
).
c) (2 pontos) Calcule o teor (
) de
na amostra.
Dados:
a) (1 ponto) Faça o balanceamento da equação e lembre-se de justificar a sua resposta.
c) (2 pontos) Calcule o teor (
Passo 1
O enunciado pede três coisas:
- (a) Fazer o balanceamento da reação
e justificar o balanceamento.
- (b) Calcular a concentração, em
, de existente na solução preparada no balão de . - (c) Calcular o teor (
) de na amostra original.
Dados fornecidos e informações relevantes (retiradas do enunciado):
- Volume retirado do frasco original:
(essa é a amostra que foi diluída). - Volume final da solução preparada:
. - Alíquota titulada dessa solução:
. - Solução titulante:
com concentração . - Volume de
consumido na titulação: . - Massas atômicas fornecidas:
, (usar para obter ).
Observação: a titulação foi feita em meio ácido (existemna equação), logo o balanceamento será feito em meio ácido.
A partir daqui começamos a resolver.
Passo 2
Método para balancear: usar o método das semi-reações (meio ácido). Vou identificar a semi-reação de redução (permanganato → manganês(II)) e a semi-reação de oxidação (peróxido → oxigênio), balancear átomos envolvidos e cargas, ajustar elétrons e juntar.
Explicação rápida do método (passo a passo): para cada semi-reação
- Balancear todos os átomos diferentes de H e O.
- Balancear O adicionando
. - Balancear H adicionando
. - Balancear carga adicionando elétrons
. - Igualar o número de elétrons entre as duas semi-reações multiplicando-as por fatores adequados.
- Somar e cancelar termos idênticos (elétrons,
, quando possível).
Passo 3
Escrever as semi-reações óbvia(s):
Semi-reação de redução (permanganato reduzindo):
Balanceando em meio ácido:
- Balancear O:
tem 4 O, então adicionamos ao produto para colocar 4 O à direita - Agora temos água no produto; balancear H adicionando
no reagente: tem H, então adicionamos no reagente. - Balancear cargas com elétrons: carga no reagente =
. No produto, tem . Para igualar, colocamos no lado do reagente (ou melhor, no lado do reagente para reduzir a carga) — formalmente obtemos:
Verificação rápida de cargas: esquerda
; direita
. OK.
Passo 4
Semi‑reação de oxidação (peróxido sendo oxidado a oxigênio):
Balancear em meio ácido:
- Balancear O já está bem (cada
tem 2 O, tem 2 O); mas ao escrever elétrons e prótons, em meio ácido a semi-reação usual é:
Explicação: cada molécula de
perde 2 elétrons para formar
, e os H aparecem como
. Verificação de carga: esquerda 0; direita
. Átomos: H: esquerda 2, direita
em
. OK.
Passo 5
Igualar elétrons entre as semi‑reações:
- Redução:
- Oxidação:
Mínimo múltiplo comum é
. Multiplicar a semi‑reação de redução por
e a de oxidação por
.
Redução vezes 2:
Oxidação vezes 5:
Somando as duas e cancelando os
:
Cancelar
do lado direito com parte dos
do lado esquerdo: sobra
no reagente. Assim a equação final fica:
Passo 6
Escrever a equação balanceada final (forma limpa):
Verificação rápida:
- Átomos de Mn:
ambos os lados. - Átomos de O: esquerda
; direita . - Átomos de H: esquerda
; direita . - Carga: esquerda
; direita . Tudo conferido.
Isso responde a (a) com justificativa via semi‑reações.
Passo 7
Agora vamos calcular a quantidade de
titulada e, a partir daí, a concentração na solução de
.
- Calcular mols de
(cada mol de fornece 1 mol de ):
Converter volume depara litros:
Mols de
:
(guardando algarismos significativos:
).
Passo 8
- Usar a estequiometria da equação balanceada para achar mols de
reagidos na alíquota de .
Da equação balanceada:
Portanto para cada
mol de
reagem
mol de
. Assim:
Passo 9
- Encontrar a concentração de
na alíquota de (essa concentração é a mesma da solução preparada no balão de , pois a solução foi homogeneizada).
Volume da alíquota em litros:
Concentração:
Portanto a concentração de
na solução do balão de
é
. Isso responde (b).
Passo 10
Agora vamos ao teor (
) na amostra original.
Explicação do raciocínio: os
estão na solução diluída (volume total
). A quantidade total de
presente nesse frasco de
foi originada da alíquota de
retirada do frasco original. Logo, calculamos primeiro os mols totais no frasco de
e depois associamos ao volume original de
para obter massa por volume na amostra original.
Mols totais em
:
Esses
estavam contidos nos
da amostra retirada do frasco.
Passo 11
Calcular a massa de
correspondente a esses mols usando a massa molar.
Massa molar de
:
Massa presente em
:
Passo 12
Converter para
(gramas por
). Temos
em
. Em
haveria
vezes essa massa:
Por definição
= gramas de soluto por
de solução, logo o teor é
(com algarismos significativos coerentes com os dados).
Resposta
(a)
(b)
(c)
(c)