Questão 4. A síntese do complexo \mathrm{K}_{3}\left[\mathrm{Fe}(\mathrm{ox})_{3}\right] .3 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O} foi realizada a partir de \mathrm{FeCl}_{3}\ e \mathrm{K}_{2} \mathrm{C}_{2} \mathrm{O}_{4} \cdot \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}\.
a) Escreva a equação balanceada de obtenção do complexo.
b) Considere que foram utilizados 1,62 \mathrm{~g}\ de cloreto de ferro(III) e 9,2 \mathrm{~g}\ de oxalato de potássio monohidratado.
A) Qual massa, em gramas, teórica que seria obtida do complexo?
B) Foi utilizado algum reagente em excesso? Qual? Quanto de excesso?

Passo 1

O enunciado pede a síntese de \mathrm{K}_{3}[\mathrm{Fe}(\mathrm{ox})_{3}]\cdot3\mathrm{H}_{2}\mathrm{O} a partir de \mathrm{FeCl}_{3} e de \mathrm{K}_{2}\mathrm{C}_{2}\mathrm{O}_{4}\cdot\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}. Vamos (1) escrever a reação balanceada, (2) calcular quantos mols de cada reagente temos em 1{,}62,g de \mathrm{FeCl}_{3} e 9{,}2,g de \mathrm{K}_{2}\mathrm{C}_{2}\mathrm{O}_{4}\cdot\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}, (3) identificar o reagente limitante, (4) achar a massa teórica do complexo e (5) determinar qual reagente sobra e quanto sobra.

Passo 2

A equação global em meio aquoso é
\mathrm{FeCl}_{3} \;+\;3\,\mathrm{K}_{2}\mathrm{C}_{2}\mathrm{O}_{4}\cdot\mathrm{H}_{2}\mathrm{O} \;\longrightarrow\; \mathrm{K}_{3}\bigl[\mathrm{Fe}(\mathrm{C}_{2}\mathrm{O}_{4})_{3}\bigr]\cdot3\mathrm{H}_{2}\mathrm{O} \;+\;3\,\mathrm{KCl}.
Aqui cada \mathrm{K}_{2}\mathrm{C}_{2}\mathrm{O}_{4}\cdot\mathrm{H}_{2}\mathrm{O} fornece um \mathrm{C}_{2}\mathrm{O}_{4}^{2-} e uma água de cristalização, de modo que as 3 águas à esquerda vão para as 3 águas de cristalização do complexo.

Passo 3

Calculamos as quantidades de mols usando massas molares aproximadas:
\mathrm{MM}(\mathrm{FeCl}_{3})=55{,}85+3\times35{,}45=162{,}2,g/mol
\mathrm{MM}(\mathrm{K}_{2}\mathrm{C}_{2}\mathrm{O}_{4}\cdot\mathrm{H}_{2}\mathrm{O})=2\times39{,}10+2\times12{,}01+4\times16{,}00+18{,}02=184{,}2,g/mol
n(\mathrm{FeCl}_{3})=\frac{1{,}62}{162{,}2}\approx0{,}0100\;\text{mol}, \qquad n(\mathrm{K}_{2}\mathrm{C}_{2}\mathrm{O}_{4}\cdot\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}) =\frac{9{,}2}{184{,}2}\approx0{,}0500\;\text{mol}.

Passo 4

Da estequiometria da reação, 1 mol de \mathrm{FeCl}_{3} reage com 3 mols de \mathrm{K}_{2}\mathrm{C}_{2}\mathrm{O}_{4}\cdot\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}. Para 0{,}0100 mol de \mathrm{FeCl}_{3} seria preciso 0{,}0300 mol de sal oxalato, mas há 0{,}0500 mol disponível. Logo, \mathrm{FeCl}_{3} é o reagente limitante e o sal oxalato está em excesso.

Passo 5

Cada mol de \mathrm{FeCl}_{3} gera 1 mol de complexo. A massa molar de \mathrm{K}_{3}[\mathrm{Fe}(\mathrm{ox})_{3}]\cdot3\mathrm{H}_{2}\mathrm{O} é
55{,}85\;(\mathrm{Fe}) +3\times88{,}02\;(\mathrm{C}_{2}\mathrm{O}_{4}) +3\times39{,}10\;(\mathrm{K}) +3\times18{,}02\;(\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}) \approx491{,}3\text{ g/mol}.
Como formamos 0{,}0100 mol do complexo, a massa teórica é
m_{\mathrm{teórica}}=0{,}0100\times491{,}3\approx4{,}91\;\text{g}.ó

Passo 6

O reagente em excesso é \mathrm{K}_{2}\mathrm{C}_{2}\mathrm{O}_{4}\cdot\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}. Consumi
ram-se 0{,}0300 mol e sobraram
0{,}0500-0{,}0300=0{,}0200\;\text{mol}.
Em massa, isso dá
0{,}0200\times184{,}2\approx3{,}68\;\text{g}
de sal oxalato monohidratado em excesso.

Resposta

A) A massa teórica de \mathrm{K}_{3}[\mathrm{Fe}(\mathrm{ox})_{3}]\cdot3\mathrm{H}_{2}\mathrm{O} é de aproximadamente 4{,}91,g.
B) O reagente em excesso é \mathrm{K}_{2}\mathrm{C}_{2}\mathrm{O}_{4}\cdot\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}, sobrando cerca de 3{,}68,g.

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