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Q187049
Química Soluções e Substâncias Inorgânicas , Transformações Químicas e Energia , Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday. , Soluções: características, tipos de concentração, diluição, mistura, titulação e soluções coloidais.
Ano: 2010 Banca: CESGRANRIO Órgão: Petrobras Prova: CESGRANRIO - 2010 - Petrobras - Técnico de Operação Júnior - Biocombustível |
Q187049 Química
Uma amostra de aço foi tratada com ácido nítrico concentrado, convertendo todo o ferro contido na amostra em íons Fe2+, formando uma solução. Para determinar a quantidade de íons Fe2+ presente na solução, foi realizada uma titulação contra uma solução padrão de permanganato de potássio. Nessa reação, que ocorre em meio ácido, os íons Fe2+ são oxidados a íons Fe3+, enquanto que o permanganato é reduzido a íons Mn2+.
Considerando-se que a reação tenha um rendimento de 100 %, a quantidade de matéria de íons Fe2+, em mol, necessária para consumir 1,0 mol de permanganato é de

Alternativas

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Alternativa Correta: C - 5,0

Este problema envolve conceitos de reações de oxirredução e estequiometria em soluções. Vamos explorar cada um desses conceitos para entender a questão e chegar à resposta correta.

Tema Central: A questão aborda a titulação redox, que é uma técnica utilizada para determinar a quantidade de matéria de um determinado reagente em uma solução. Nesse caso, a reação ocorre entre íons Fe2+ e íons MnO4- em meio ácido.

Resumo Teórico: Na reação apresentada, os íons Fe2+ são oxidados a Fe3+, enquanto os íons permanganato (MnO4-) são reduzidos a íons manganês (Mn2+). A equação balanceada para essa reação em meio ácido é:

MnO4- + 5 Fe2+ + 8 H+ → Mn2+ + 5 Fe3+ + 4 H2O

Note que a razão estequiométrica é de 5 mols de Fe2+ para cada mol de MnO4-. Isso significa que para consumir 1,0 mol de permanganato (MnO4-), são necessários 5,0 mols de íons Fe2+.

Justificativa para a Alternativa Correta: A alternativa C é a correta porque, conforme a reação balanceada, a proporção entre Fe2+ e MnO4- é de 5:1. Assim, para consumir 1,0 mol de MnO4-, necessitamos de 5,0 mol de Fe2+.

Análise das Alternativas Incorretas:

  • A - 1,0: Esta quantidade não é suficiente, já que a reação requer 5 mols de Fe2+ para cada mol de permanganato.
  • B - 3,0: Também não é suficiente, pois a proporção correta é de 5:1.
  • D - 7,0: Quantidade excessiva, pois ultrapassa a relação estequiométrica de 5:1.
  • E - 9,0: Também ultrapassa a quantidade necessária segundo a estequiometria da reação.

Estratégias para Interpretação: Sempre comece identificando o tipo de reação (neste caso, redox). Balanceie a equação corretamente para encontrar as proporções estequiométricas. Verifique se a questão menciona um rendimento de 100%, o que simplifica o cálculo ao não precisar considerar perdas ou rendimento parcial.

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Pode-se trabalhar apenas com as espécies que efetivamente participam da reação, ou seja, com aquelas oxidam e com as que reduzem, sendo assim:

Fe+2  + Mn+7 -->  Fe+3  +  Mn+2

Delta do Fe = 1x1 = 1

Delta do Mn = 5x1 = 5

Balanceando fica:

5Fe+2  + 1Mn+7 -->  5Fe+3  +  1Mn+2, portanto, para 1 mol de Mn+7 ou KMnO4, precisa de 5Fe+2

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