A concentração de ferro em minérios pode ser determinada por titulação de uma amostra desse minério com uma solução de permanganato de potássio,
, de cor violeta característica. O minério é dissolvido previamente em ácido clorídrico para formar íons ferro(II), que reagem com o íon
-. Este é um exemplo de reação típica empregada na volumetria por oxi-redução.
O ponto estequiométrico é atingindo quando todo o íon ferro(II) reage. A detecção é feita, porque a cor do íon
- persiste no meio de reação. Uma amostra de
de minério foi dissolvida em ácido clorídrico e a solução resultante utilizou
de
da solução de
, para atingir o ponto estequiométrico.
a) Qual é a massa (mg) de íons ferro(II) presente na amostra?
b) Qual é a porcentagem em massa de ferro na amostra de minério?
a) Qual é a massa (mg) de íons ferro(II) presente na amostra?
b) Qual é a porcentagem em massa de ferro na amostra de minério?
Passo 1
O enunciado dá uma titulação redox entre íons
(na amostra) e
(da solução padrão). As informações fornecidas são:
As perguntas pedidas são:
a) Qual é a massa (mg) de íons presente na amostra?
b) Qual é a porcentagem em massa de ferro na amostra de minério?
a) Qual é a massa (mg) de íons
b) Qual é a porcentagem em massa de ferro na amostra de minério?
Passo 2
Entender a estequiometria da reação: quando
é reduzido em meio ácido até
, ele ganha 5 elétrons, enquanto cada
perde 1 elétron ao virar
. A forma balanceada (em meio ácido) é:
Dessa equação vemos a relação molar importante para a titulação:
Explicação didática: a contagem de elétrons garante que a soma das oxidações seja igual à soma das reduções; aqui
precisa de 5 elétrons, cada
fornece 1, por isso o 1:5.
Passo 3
Calcular os mols de
titulante usados. Primeiro converter volume para litros e aplicar
.
Comentário pedagógico: multiplicamos concentração (mol por litro) pelo volume em litros para obter mols.
Passo 4
Usar a estequiometria 1:5 para achar os mols de
:
Explicação: para cada mol de
consumido, cinco mols de
foram oxidada(s).
Passo 5
Converter mols de
em massa de ferro (assumimos que “massa de íons ferro(II)” refere-se à massa do elemento ferro contido nesses íons). Usamos massa molar do ferro:
.
Converter para miligramas:
Arredondamento e comentário: dados experimentais têm 3 algarismos significativos no concentrado (
), então podemos reportar a massa como
(3 algarismos significativos). Mantive as contas explícitas para você poder reproduzir.
Passo 6
Calcular a porcentagem mássica de ferro na amostra. Usamos
Com
e
:
Arredondando adequadamente (3 algarismos significativos), obtemos
. Explicação: dividimos a massa de ferro pela massa total da amostra e multiplicamos por 100 para obter porcentagem.
Resposta
(a)
(b)
(b)