Problema redox

Problema redox
26 de setembre de 2024 No hi ha comentaris Electroquímica, Química, Tecnologia Industrial Oscar Alex Fernandez Mora

El permanganat de potassi oxida al sulfat de ferro(II) en medi àcid sulfúric per donar sulfat de manganès(II), sulfat de ferro(III) i aigua. Quin volum de dissolució $0.02$ M de permanganat de potassi es requereix per oxidar $40$ mL de sulfat de ferro(II) de concentració $0.1$ M?

Anem a resoldre aquest problema seguint el mètode de l’ió-electró per ajustar la reacció redox i calcular el volum necessari de dissolució de permanganat de potassi.

Reacció redox:

El permanganat de potassi $\text{KMnO}_4$ oxida el sulfat de ferro (II) $\text{FeSO}_4$ a ferro (III) $\text{Fe}^{3+}$ en medi àcid sulfúric. La reacció produeix sulfat de manganès (II) $\text{MnSO}_4$ i aigua.

Semireaccions redox:

  • Semireacció de reducció del permanganat:
    $$\text{MnO}_4^- + 8\text{H}^+ + 5e^- \rightarrow \text{Mn}^{2+} + 4\text{H}_2\text{O}$$
  • Semireacció d’oxidació del ferro (II):
    $$\text{Fe}^{2+} \rightarrow \text{Fe}^{3+} + e^-$$

Ajust de la reacció:

Per tal que els electrons cedits per l’oxidació del ferro (II) siguin iguals als acceptats per la reducció del permanganat, multipliquem la segona equació per $5$ per tal de tenir $5$ electrons a les dues semireaccions:

  • Oxidació del ferro (II):
    $$5\text{Fe}^{2+} \rightarrow 5\text{Fe}^{3+} + 5e^-$$

Sumant les dues semireaccions:

$$\text{MnO}_4^- + 8\text{H}^+ + 5\text{Fe}^{2+} \rightarrow \text{Mn}^{2+} + 4\text{H}_2\text{O} + 5\text{Fe}^{3+}$$

Aquesta és la reacció redox ajustada en medi àcid.


Passos per calcular el volum de permanganat de potassi necessari:

1. Determinar els mols de ferro (II) presents:

Tenim $40$ mL de dissolució de sulfat de ferro (II) de concentració $0,1$ M. Per calcular els mols de ferro (II) presents, utilitzem la relació:

$$\text{mols de Fe}^{2+} = M \times V = 0,1 \, \text{mol/L} \times 0,040 \, \text{L} = 0,0040 \, \text{mol}$$

2. Determinar els mols de permanganat necessaris:

De la reacció ajustada, veiem que 1 mol de permanganat $\text{MnO}_4^-$ reacciona amb $5$ mols de ferro (II). Per tant, els mols de permanganat $\text{MnO}_4^-$ necessaris seran:

$$\text{mols de permanganat} = \frac{0,0040 \, \text{mol de Fe}^{2+}}{5} = 0,00080 \, \text{mol}$$

3. Determinar el volum de dissolució de permanganat de potassi:

La concentració de la dissolució de permanganat de potassi és $0,02$ M, la qual cosa vol dir que hi ha $0,02$ mols de permanganat per litre de dissolució.

El volum de dissolució necessari serà:

$$\text{Volum de permanganat} = \frac{0,00080 \, \text{mol}}{0,02 \, \text{mol/L}} = 0,040 \, \text{L} = 40,0 \, \text{mL}$$


Conclusió:

El volum de dissolució $0,02$ M de permanganat de potassi necessari per oxidar $40$ mL de sulfat de ferro (II) de concentració $0,1$ M és $40,0$ mL.

Tags
Sobre l'autor
Oscar Alex Fernandez Mora Etern estudiant de la Rússia tsarista. Gran aficionat als destil·lats i als fermentats. Malaltís de llibres de la MIR i entusiasta del #LaTeX. Soci de l’ACBC. Important actiu del projecte Campana de Gauss

Leave a reply

L'adreça electrònica no es publicarà. Els camps necessaris estan marcats amb *