Questão 9390
(IME - 2015/Adaptada)
Uma pequena indústria farmacêutica constatou que a água destinada aos seus processos produtivos encontrava-se contaminada por ferro. O técnico responsável pelo laboratório de controle de qualidade coletou uma amostra de 50,0 mL da água de processo e realizou uma titulação com solução padronizada 0,025 mol/L de KMnO4, em meio ácido. À medida que a reação progredia, o técnico observou que a coloração violeta-escuro, característica da solução de permanganato de potássio adicionada, tornava-se rapidamente clara, sinalizando a redução do MnO41- a Mn2+ por Fe2+.
Após a adição de 40,0 mL de titulante, a cor violeta do permanganato de potássio passou a prevalecer, indicando que todos os íons Fe2+ haviam sido consumidos ao serem oxidados a Fe3+. A seguir, a amostra foi tratada com zinco metálico, de modo que todos os íons Fe3+ foram convertidos em íons Fe2+. Em uma última etapa, foram adicionados 60,0 mL da mesma solução de KMnO4 oxidando todos os íons Fe2+ a Fe3+.
Determine as concentrações molares dos íons Fe2+ e Fe3+ na amostra inicial, respectivamente.
0,2 mol/L e 0,1 mol/L
0,4 mol/L e 0,2 mol/L
0,6 mol/L e 0,3 mol/L
0,1 mol/L e 0,05 mol/L
0,05 mol/L e 0,025 mol/L
Gabarito:
0,1 mol/L e 0,05 mol/L
Resolução:
1º Etapa
VAMOSTRA = 50mL
Titulação com KMnO4 0,025M, gastando-se 40mL para consumir o Fe2+:
MnO4- + 5 Fe2+ + 8H+ --> Mn2+ + 5 Fe3+ + 4H2O
MnO4- = 0,025 x 0,04 = 0,001 mol
Pelo balanceamento
nFe2+ = 5nMnO4- = 0,005 mol --> Nº de mols de Fe2+ na amostra
2º Etapa
Reação com zinco:
Zn(s) + 2Fe3+(aq) --> Zn2+(aq) + 2Fe(aq)
3º Etapa
Titulação com KMnO4:
MnO4- + 5 Fe2+ + 8H+ --> Mn2+ + 5 Fe3+ + 4H2O
V = 60 mL; 0,025 M
nKMnO4 = 0,0015 mol
nFe2+ = 0,0075 mol
Corresponde ao nº de mols total das espécies Fe2+ e Fe3+ da amostra como já conhecemos nFe2+ = 0,005 mol.
Então: nFe3+ = 0,0075 mol – 0,005 mol = 0,0025 mol