Uma mistura sólida pesando 0,05485 \mathrm{~g} continha somente sulfato ferroso amoniacal e cloreto ferroso. A amostra foi dissolvida em \mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4} 1 \mathrm{~mol} \mathrm{~L}^{-1} e o \mathrm{Fe}^{2+} necessitou de 13,39 \mathrm{~mL} de \mathrm{Ce}^{4+} 0,01234 \mathrm{M} para oxidação completa a \mathrm{Fe}^{3+}. Calcule a porcentagem em massa de Cl na amostra original.
\mathrm{FeSO}_{4} \cdot\left(\mathrm{NH}_{4}\right)_{2} \mathrm{SO}_{4} \cdot 6 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O} - Sulfato ferroso amoniacal \left(\mathrm{MM}=392,13 \mathrm{~g} \mathrm{~mol}^{-1}\right)
\mathrm{FeCl}_{2} \cdot 6 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O} - Cloreto ferroso \left(\mathrm{MM}=234,84 \mathrm{~g} \mathrm{~mol}^{-1}\right)

Passo 1

O enunciado descreve uma mistura sólida de massa total de 0,05485\:\mathrm{g} contendo apenas sulfato ferroso amoniacal \bigl(\mathrm{FeSO}_{4}\cdot(\mathrm{NH}_{4})_{2}\mathrm{SO}_{4}\cdot6\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}\bigr) e cloreto ferroso hexahidratado \bigl(\mathrm{FeCl}_{2}\cdot6\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}\bigr). Ao dissolver a amostra em ácido e titular o \mathrm{Fe}^{2+} com \mathrm{Ce}^{4+}, obtivemos o volume e a concentração do titulante. O conteúdo de matéria é estequiometria de titulação redox e balanço de massa para a mistura.

Passo 2

Calculamos os mols de \mathrm{Ce}^{4+} consumidos e, pela reação
\mathrm{Ce}^{4+} + \mathrm{Fe}^{2+} \longrightarrow \mathrm{Ce}^{3+} + \mathrm{Fe}^{3+},
sabemos que cada mol de \mathrm{Ce}^{4+} oxida um mol de \mathrm{Fe}^{2+}.
Volume de titulante V = 13,39\:\mathrm{mL} = 0,01339\:\mathrm{L}
Concentração C = 0,01234\:\mathrm{mol\,L^{-1}}
n_{\mathrm{Fe}^{2+}} = n_{\mathrm{Ce}^{4+}} = C \times V = 0,01234 \times 0,01339 = 1,6505\times10^{-4}\:\mathrm{mol}.

Passo 3

Seja x a massa de sulfato ferroso amoniacal e y a massa de cloreto ferroso na amostra. Então
x + y = 0,05485.
Os mols de \mathrm{Fe}^{2+} vindos de cada sal são
\frac{x}{392,13} \quad\text{e}\quad \frac{y}{234,84},
respectivamente, pois cada fórmula contém um átomo de ferro. Logo,
\frac{x}{392,13} + \frac{y}{234,84} = 1,6505\times10^{-4}.

Passo 4

Resolvendo o sistema
\begin{cases} x + y = 0,05485,\\\ \dfrac{x}{392,13} + \dfrac{y}{234,84} = 1,6505\times10^{-4}, \end{cases}
obtemos
x = 0,04012\:\mathrm{g}, \quad y = 0,05485 - 0,04012 = 0,01473\:\mathrm{g}.

Passo 5

O cloreto ferroso \mathrm{FeCl}_{2}\cdot6\mathrm{H}_{2}\mathrm{O} tem massa molar 234,84\:\mathrm{g\,mol^{-1}} e contém dois átomos de Cl, de massa total 2\times35,45=70,90\:\mathrm{g\,mol^{-1}}. A fração mássica de cloro neste sal é
\frac{70,90}{234,84}=0,3019.
Portanto a massa de Cl na amostra é
m_{\mathrm{Cl}} = y \times 0,3019 = 0,01473 \times 0,3019 = 0,00445\:\mathrm{g}.
A porcentagem em massa de Cl na amostra original é
\frac{0,00445}{0,05485}\times100\% = 8,11\%.

Resposta

A porcentagem em massa de cloro na amostra original é 8,11\%.

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