Titulação óxido redução, Exercícios de Química Analítica

Baixe Titulação óxido redução e outras Exercícios em PDF para Química Analítica, somente na Docsity! Universidade Estadual de Campinas Faculdade de Engenharia Química QA313 - QUÍMICA III (Engenharia Química) Experimento - Volumetria de óxido redução: titulação com permanganato de potássio. 2º Semestre de 2022 Leandro Barbosa RA: 238108 Campinas – SP Outubro/2022 QA313 - QUÍMICA III (Engenharia Química) Nome: Leandro Barbosa RA: 238108 Data: 20/10/2022 Título do Experimento: Volumetria de óxido redução: titulação com permanganato de potássio. 1 Introdução e Objetivo O objetivo do Experimento 8, "Volumetria de óxido-redução: titulação com permanga- nato de potássio.",é determinar a concentração de uma solução de peróxido de hidrogênio presente em uma amostra de água oxigenada 10 volumes. Primeiramente foi realizado a pa- dronização da solução de permanganato que foi usada para as titulações e sequencialmente, foram realizadas triplicatas das titulações. 2 Resultado da Análise Com a solução de permanganato já preparada, busca-se padronizar a solução com oxa- lato de sódio. Para esse procedimento, foram pesadas três massas de oxalato de sódio entre 0,09000 e 0,1000 g e na sequência foi adicionado cada massa de oxalato em um erlenmeyer e dissolveu-se com 60 mL de água destilada, adicionou-se 15 mL de solução de H2SO4 1:8 v/v e para iniciar a titulação tal solução deve ser aquecida até cerca de 90 °C e essa temperatura deve ser mantida durante a titulação não podendo cair abaixo de 60 °C. No início da titulação como trata-se de uma reação lenta e autocatalítica após a primeira gota deve se esperar até a solução voltar a ficar incolor para continuar a titulação. Com os três erlenmeyer foi realizado titulação com a solução de permanganato, segue a reação que ocorre durante a titulação, os valores de volume gastos em cada titulação e as massas pesadas de oxalato para realizar o cálculo da concentração. Reação de Titulação 2KMn+7O4(aq) + 5Na2C2 +3O4(aq) + 8H2SO4(aq) −−⇀↽− 1K2SO4(aq) + 5Na2SO4(aq) + 2Mn+2SO4(aq) + 10C+4O2(g) + 8H2O(l) Reação de descoramento da solução após ponto final da titulação 2 MnO4 – (aq) + 3 Mn+2 (aq) + 2 H2O(l) −−⇀↽− 5 MnO2(aq) + 2 H+ (aq) 1 QA313 - QUÍMICA III (Engenharia Química) espera-se a solução retornar ao incolor para prosseguir com o procedimento. Os volumes gastos em cada titulação foram: 22,00 mL; 21,95 mL; 21,80 mL. Com esses valores e sabendo que a reação entre o permanganato e o H2O2 é de 2 mol de permanganato para 5 mol de peróxido de hidrogênio a partir da reação abaixo. Reação de Titulação 2 KMn+7O4 + 5 H2O2 –1 (aq) + 3 H2SO4(aq) −−⇀↽− 1 K2SO4(aq) + 5 O2 0 (g) + 2 Mn+2SO4(aq) + 8 H2O(l) Reação de descoramento da solução após ponto final da titulação 2 MnO4 – (aq) + 3 Mn+2 (aq) + 2 H2O(l) −−⇀↽− 5 MnO2(aq) + 2 H+ (aq) O manganês (Mn) sofre redução (agente oxidante), já que tem seu NOX alterado de +7 para +2, enquanto que o oxigênio (O) sofre oxidação (agente redutor), já que tem seu NOX alterado de -1 para 0. Agora como foi visto na reação que a estequiometria é de 2 para 5, e como tem-se a concen- tração da solução de permanganato (0,01875 mol/L) e seu volume, logo é possível encontrar seu número de mols a partir da seguinte equação: M = n V MKMnO4 = nKMnO4 V1 → nKMnO4 = MKMnO4 ∗ V1 → 0, 01875 ∗ (22, 00 ∗ 10−3) nKMnO4 = 0, 000412 mol MKMnO4 = nKMnO4 V2 → nKMnO4 = MKMnO4 ∗ V2 → 0, 01875 ∗ (21, 95 ∗ 10−3) nKMnO4 = 0, 000411 mol MKMnO4 = nKMnO4 V3 → nKMnO4 = MKMnO4 ∗ V3 → 0, 01875 ∗ (21, 80 ∗ 10−3) nKMnO4 = 0, 000409 mol Agora com o número de mols de permanganato é possível encontrar o número de mols de H2O2, já que como a titulação foi feita até o ponto de equivalência é válida a seguinte 4 QA313 - QUÍMICA III (Engenharia Química) consideração: 2 nH2O2 = 5 nKMnO4 → nH2O2 = 5 2 nKMnO4 Dessa forma, calcula-se a concentração de H2O2 na amostra utilizando o volume da pipeta calibrada, que é de 14,99 ml: M1 H2O2 = n1 H2O2 Vpipeta M1 H2O2 = 0, 000412 . 5 2 22, 00 ∗ 10−3 = 0, 001031 22, 00 ∗ 10−3 → M1 H2O2 = 0, 068781 ≈ 0, 06878 mol/L M2 H2O2 = n2 H2O2 Vpipeta M2 H2O2 = 0, 000411 . 5 2 21, 95 ∗ 10−3 = 0, 001029 21, 95 ∗ 10−3 → M2 H2O2 = 0, 068625 ≈ 0, 06862 mol/L M3 H2O2 = n3 H2O2 Vpipeta M3 H2O2 = 0, 000409 . 5 2 21, 80 ∗ 10−3 = 0, 001021 21, 80 ∗ 10−3 → M3 H2O2 = 0, 068156 ≈ 0, 06816 mol/L Os valores encontrados de concentração são referentes a amostra diluída de 200 mL no balão de água oxigenada, para se calcular a concentração de peróxido de hidrogênio na amostra pura de água oxigenada que foi retirada usando a pipeta calibrada aplica-se a seguinte equação: MH2O2 puro . V = MCalculada . Valquota MH2O2 puro 1 . 200 mL = 0, 068781 mol L . 14, 99 mL MH2O2 puro 1 = 0, 917693 ≈ 0, 9177 mol/L MH2O2 puro 2 . 200 mL = 0, 068625 mol L . 14, 99 mL MH2O2 puro 2 = 0, 915607 ≈ 0, 9156 mol/L MH2O2 puro 3 . 200 mL = 0, 068156 mol L . 14, 99 mL MH2O2 puro = 0, 909350 ≈ 0, 9093 mol/L Realiza-se a análise estatística dos resultados obtidos, calculando a média e o desvio padrão 5 QA313 - QUÍMICA III (Engenharia Química) da amostra para as concentrações em mol/L: x = 1 n n∑ i=1 xi Mmol/L = 1 3 (0, 917693+0, 915607+0, 909350) → Mmol/L = 0, 914216 ≈ 0, 9142 mol/L s = √∑n i=1(xi − x)2 n − 1 smol/L = √ (0, 917693− 0, 914216)2 + (0, 915607− 0, 914216)2 + (0, 909350− 0, 914216)2 3 − 1 smol/L = 0, 004342 ≈ 0, 0043 mol/L Agora com a concentração molar (mol/L) para encontrar a concentração mássica (g/L) basta multiplicar a concentração molar pela massa molar do H2O2 que é de 34,0147 g/mol. Assim encontra-se as concentrações: C = M(mol/L) ∗ MM(g/mol) C1 H2O2 = M1 H2O2 ∗ MMH2O2 → 0, 917693 ∗ 34, 0147 = 31, 215042 ≈ 31, 21 g/L C2 H2O2 = M2 H2O2 ∗ MMH2O2 → 0, 915607 ∗ 34, 0147 = 31, 144098 ≈ 31, 14 g/L C3 H2O2 = M3 H2O2 ∗ MMH2O2 → 0, 909350 ∗ 34, 0147 = 30, 931269 ≈ 30, 93 g/L Realiza-se a análise estatística dos resultados obtidos, calculando a média e o desvio padrão da amostra para as concentrações em g/L: x = 1 n n∑ i=1 xi Cg/L = 1 3 (31, 2150 + 31, 1441 + 30, 9313) → Cg/L = 31, 0968 ≈ 31, 10 g/L 6