O processo de branqueamento de celulose pode ser feito com tratamentos a base de peróxido de hidrogênio. Uma amostra desse reagente foi submetida à análise para verificação de sua concentração. 50,00 mL do produto foram diluídos para 1000,0 mL com água destilada. Posteriormente, 25,00 mL dessa solução foram também diluídos, com água destilada, para 250,00 mL. Alíquotas de 25,00 mL da solução diluída final foram tituladas com solução de KMnO4 0,02034 mol L^-1, tendo sido consumidos 21,20 mL; 23,00 mL; e 22,95 mL. Com base neste procedimento, determine:
a) Esboce a reação química. Quantos elétrons estão envolvidos na reação?
b) Qual a concentração em volumes de peróxido de hidrogênio, sabendo-se que uma solução 20 volumes apresenta um teor de 6,0% ( 60 g L^-1 ) de H2 O2.

Passo 1

O enunciado trata da titulação redox de peróxido de hidrogênio com permanganato de potássio em meio ácido, após duas diluições sucessivas:
50,00 mL da amostra diluída para 1000,0 mL.
25,00 mL desse resultado diluídos para 250,00 mL.
Em seguida alíquotas de 25,00 mL da solução final são tituladas com KMnO4 0,02034,mol L ^-1.
Precisamos (a) escrever e balancear a reação redox e dizer quantos elétrons são transferidos; (b) calcular a “concentração em volumes” de H2O2, sabendo que uma solução de 20 volumes corresponde a 6,0 % ( 60 g L ^-1) de H2O2.

Passo 2

Escrevemos as semi-reações em meio ácido com seus elétrons: \r
Redução: MnO4^- + 8,H^+ + 5,e^- to Mn^2+ + 4,H2Oçã
Oxidação: H2O2 to O2 + 2,H^+ + 2,e^-çã

Passo 3

Balanceando-as de modo a cancelarmos os elétrons (multiplicamos a oxidação por 5 e a redução por 2) obtemos a reação global: \r
2,MnO4^- + 5,H2O2 + 6,H^+ to 2,Mn^2+ + 5,O2 + 8,H2O\r
Nessa reação são transferidos 2times5=10 elétrons.

Passo 4

Calculamos o volume médio de titulante: \r
bar VKMnO4=21,20+23,00+22,953,mL=22,38,mL

Passo 5

Moles de KMnO4 usados na titulação de 25,00 mL: \r
n(KMnO4)=0,02034,molLtimes 22,38times10^-3,L=4,55times10^-4,mol\r
Pela estequiometria ( 5 mol de H2O2 para 2 mol de KMnO4): \r
n(H2O2)=4,55times10^-4times52=1,138times10^-3,mol

Passo 6

Concentração da solução final ( 25,00 mL): \r
Cfinal=1,138times10^-3,mol0,02500,L=0,04553,mol/L

Passo 7

Voltando à amostra original, o fator total de diluição é \r
50,001000,0times25,00250,00=0,005\r
Logo a concentração original de H2O2 é \r
Corig=0,045530,005=9,106,mol/L

Passo 8

Uma mol de H2O2 gera 12 mol de O2, que a 0^circC e 1 atm ocupa 22,4 L. Logo cada mol de H2O2 corresponde a 11,2 L de O2. A “concentração em volumes” é
volumes=Corigtimes11,2=9,106times11,2approx102,0 volumes

Resposta

(a) Reação global \r
2,MnO4^-+5,H2O2+6,H^+to2,Mn^2++5,O2+8,H2O\r
Foram transferidos 10 elétrons. \r
(b) A solução tem aproximadamente 102 volumes de H2O2.

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