3) 0,7500 g de uma amostra de minério de ferro foi dissolvida e após redução foi titulada com 35,70 mL de KMnO4. Na padronização da solução de KMnO4 foram consumidos 47,80 mL para titular 1,500 g de sal de Mohr, o qual continha 14,24% de ferro. Calcular a porcentagem de Fe2O3 (159,70 g/mol) neste minério. Sal de Mohr: (NH4)2SO4FeSO46H2O.
Soluções para a tarefa
Olá,
a reação de oxirredução em meio ácido, entre o KMnO4 e o Fe²+ pode ser representada conforme abaixo:
MnO4- (aq) + 5 Fe2+ (aq) + 8 H+ (aq) ---> Mn2+ (aq) + 5 Fe3+ (aq) + H20 (l)
Sabemos que na titulação da amostra, houve o consumo de 35,70mL de KMnO4, no entanto não sabemos a concentração dessa solução. Porém, foi nos dada a informação de que ao padronizar a solução de KMnO4 com sal de Mohr, foram necessários 47,80mL da solução para reagir completamente com 1,500g de sal. A partir daí, podemos descobrir a concentração da solução de KMnO4.
Sabemos que o sal de Mohr contém 14,24% de ferro. Todo esse ferro está presente na forma de Fe²+.
Portanto a quantidade em gramas de Fe²+ no sal é de 14,24% * 1,500g = 0,214g de Fe²+.
A massa molar do Fe²+ é de 56g/mol. Calculamos o número de mols de Fe²+ no sal de Mohr:
n = m/MM
n = 0,214g/56g.mol-¹
n = 0,004mols de Fe²+
Esse é o número de mols de Fe²+ contidos no sal de Mohr e considerando que a reação se processou 100%, então essa foi a quantidade de Fe²+ que reagiu com o KMnO4. Pela reação balanceada, sabemos que a proporção estequiométrica entre Fe²+ e MnO4- é de 5:1. Sendo assim, o número de mols de KMnO4 que reagiu foi de :
5 Fe²+ ------------- 1 KMnO4
0,004 Fe²+ -------- x KMnO4
x = 0,0008mols de KMnO4.
Como o volume da solução de KMnO4 consumido foi de 47,80mL, a concentração da solução era, portanto:
C = n/V
C = 0,0008mol/0,04780
C = 0,0167mol/L
agora que sabemos a concentração da solução de KMnO4 que foi usada para titular a amostra, podemos descobrir o teor de ferro da amostra. Foram consumidos 37,50mL da solução 0,0167M. O número de mols de KMnO4 que reagiu com a amostra de minério, foi de:
C = n/V
C*V = n
0,03750L*0,0167mol/L = n
0,0006mol = n
mais uma vez considerando a proporção estequiométrica da reação, calculamos o número de mols de Fe²+ que reagiram com o KMnO4, que estavam presentes na amostra:
5 Fe²+ ------------- 1 KMnO4
y Fe²+ -------- 0,0006mol KMnO4
y = 0,0006*5 = 0,003mols de Ferro.
Agora que sabemos o número de mols total de ferro na amostra, podemos calcular a % de Fe2O3.
Cada 1mol de Fe2O3 contém 2mols de Fe³+. Assim, se temos 0,003mols de Fe na amostra, temos a metade desse valor de Fe2O3 = 0,0015mols.
A massa molar do Fe2O3 é de 159,70g/mol, portanto a massa em gramas de Fe2O3 é:
n*MM = m
0,0015*159,70gmol-1 = m
0,240g = m
Sabendo que a massa total da amostra de minério é de 0,7500g, a porcentagem de Fe2O3, é portanto:
0,7500 ---- 100%
0,240g ----- z %
z = 32%.