Uma amostra de 0,8040 g de um mineral de ferro foi dissolvida em ácido. Em seguida, reduziu-se todo o ferro à forma de Fe(II) e titulou-se com 47,22 mL de uma solução padrão de KMnO4 0,02242 M. Calcule os resultados desta análise em termos de % de Fe(55,847 g / mol), e % de Fe3 O4(231,54 g / mol). A reacção do analito com o reagente titulante descreve-se pela seguinte equação:
MnO4^-+8 H^++5 Fe^2+ Mn^2++5 Fe^3++4 H2 O

Passo 1

Beleza, o problema diz o seguinte: temos uma amostra de 0,8040 g de um mineral de ferro que foi totalmente convertido em Fe²⁺ e titulado com 47,22 mL de solução 0,02242 M de KMnO₄. A reação é
MnO4^- + 8H^+ + 5Fe^2+ longrightarrow Mn^2+ + 5Fe^3+ + 4H2O
O conteúdo é titulação redox e o que precisamos:
  1. calcular quantos mols de MnO₄⁻ usamos;
  2. usar a estequiometria (1 mol MnO₄⁻ reage com 5 mol Fe²⁺) para achar mols de Fe;
  3. transformar mols de Fe em massa de Fe e daí em % de Fe no mineral;
  4. converter essa massa de Fe na “quantidade” de Fe₃O₄ correspondente e achar % de Fe₃O₄.

Passo 2

Calcular os mols de permanganato adicionados.
Usamos a definição de molaridade:
nMnO4^- = M times V = 0,02242,mol/L times 0,04722, L
Fazendo a conta:
nMnO4^- = 0,02242 times 0,04722 approx 1,0589times 10^-3,mol

Passo 3

Encontrar quantos mols de Fe²⁺ reagiram.
Pela reação, 1 mol de MnO₄⁻ consome 5 mol de Fe²⁺, então:
nFe^2+ = 5 times nMnO4^- = 5 times 1,0589times 10^-3 = 5,2945times 10^-3,mol

Passo 4

Converter mols de Fe em massa de Fe e daí em porcentagem de Fe.
A massa molar do Fe é 55,847 g/mol, logo
mFe = nFe^2+ times MFe = 5,2945times 10^-3,mol times 55,847,g/mol approx 0,2957, g
Para achar o % de Fe na amostra:
% Fe = mFemamostratimes100 = 0,29570,8040times100 approx 36,8%

Passo 5

Converter essa massa de Fe na massa de Fe₃O₄ correspondente e achar % de Fe₃O₄.
1 mol de Fe₃O₄ tem 3 mol de Fe. Então os mols de Fe₃O₄ que correspondem aos mols de Fe²⁺ são:
nFe3O4 = nFe^2+3 = 5,2945times10^-33 approx 1,7648times10^-3,mol
A massa molar do Fe₃O₄ é 231,54 g/mol, então
mFe3O4 = nFe3O4times MFe3O4 = 1,7648times10^-3,moltimes231,54,g/mol approx 0,4086, g
E o % de Fe₃O₄ na amostra:
% Fe3O4 = mFe3O4mamostratimes100 = 0,40860,8040times100 approx 50,8%

Resposta

% de Fe ≈ 36,8%
% de Fe₃O₄ ≈ 50,8%

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