Ano 2023#oxirreducao#titulacao#estequiometria#quimica-analitica

Sobre o tema

A titulação de oxirredução é uma técnica analítica fundamental para determinar concentrações de espécies químicas que sofrem oxidação ou redução. Nesta questão do IME 2023, utiliza-se permanganato de potássio (KMnO4) como agente oxidante para quantificar íons Cr2+ e Cr3+ em solução. A reação ocorre em meio ácido, onde o MnO4⁻ é reduzido a Mn²⁺, enquanto o Cr²⁺ é oxidado a Cr³⁺. A estequiometria da reação (1:5) permite relacionar o volume gasto do titulante com a quantidade de analito. A resolução envolve duas titulações: uma direta para o Cr²⁺ e outra após redução completa do Cr³⁺ a Cr²⁺ com ferro metálico, obtendo-se a concentração total de cromo. O entendimento do平衡 redox e dos cálculos estequiométricos é essencial para resolver problemas como este.

Tópicos relacionados

  • Titulação de oxirredução com permanganato
  • Estequiometria de reações redox
  • Cálculo de concentrações por titulação
  • Oxidação de Cr2+ a Cr3+
  • Redução de Cr3+ a Cr2+ com ferro metálico

Enunciado

Uma aliquota de 100 mL de uma solucao que contem ions de Cr2+ e Cr3+ foi titulada com 200 mL de KMnO4 com concentracao 0,01 mol/L (em acido sulfurico diluido), tendo sido todos os ions de Cr2+ oxidados a ions Cr3+. Em seguida, uma outra aliquota de 100 mL da solucao original foi tratada com Fe metalico para converter todos os ions de Cr3+ em ions de Cr2+. A solucao obtida consumiu 300 mL da mesma solucao de KMnO4 para a oxidacao de todos os ions a Cr3+. A equacao ionica simplificada e: KMnO4 + 5Cr2+ -> Mn2+ + 5Cr3+ + 4*H2O + K+. As concentracoes molares de Cr2+ e de Cr3+ na solucao original sao:

Alternativas

  • A)

    [Cr2+] = 0,05 mol/L e [Cr3+] = 0,1 mol/L.

  • B)

    [Cr2+] = 0,1 mol/L e [Cr3+] = 0,05 mol/L.

  • C)

    [Cr2+] = 0,004 mol/L e [Cr3+] = 0,002 mol/L.

  • D)

    [Cr2+] = 0,1 mol/L e [Cr3+] = 0,15 mol/L.

  • E)

    Nao e possivel calcular as concentracoes sem conhecer a razao entre elas na solucao original.

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Perguntas frequentes

Qual é a estequiometria da reação entre MnO4⁻ e Cr²⁺ em meio ácido?

Em meio ácido, 1 mol de MnO4⁻ reage com 5 mols de Cr²⁺, produzindo Mn²⁺, Cr³⁺ e água.

Como o ferro metálico é usado para reduzir Cr³⁺ a Cr²⁺?

O ferro metálico (Fe) atua como redutor: Fe + 2 Cr³⁺ → Fe²⁺ + 2 Cr²⁺, convertendo todo Cr³⁺ em Cr²⁺ para posterior titulação.

Por que o permanganato de potássio é usado como titulante em análises redox?

O KMnO4 é um forte oxidante, de cor violeta, que se torna incolor ao reduzir-se, permitindo visualizar o ponto final sem indicador em muitos casos.

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