Questão 2788696

• Banca: CECIERJ
• Órgão: CEDERJ
• Ano: 2017
• Provas: CECIERJ - 2017 - CEDERJ - Vestibular - Segundo Semestre
• Disciplina: Química
• Assuntos: Fórmulas, Balanceamento e Leis ponderais das reações químicas; Grandezas: massa, volume, mol, massa molar, constante de Avogadro e Estequiometria.; Representação das transformações químicas; Soluções e Substâncias Inorgânicas; Soluções: características, tipos de concentração, diluição, mistura, titulação e soluções coloidais.

Um volume de 16.42 mL de uma solução de permanganato de potássio 0.1327 M é necessário para oxidar 20.00 mL de uma solução de FeSO₄ em meio ácido.

Considere que a equação não balanceada representativa da reação é:

Fe²⁺ + MnO₄ ⁻ + H⁺ → Mn²⁺ + Fe³⁺ + H₂O

A concentração da solução do sal de ferro será aproximadamente:

• A. 0.25 M
• B. 0.30 M
• C. 0.44 M
• D. 0.55 M

Gabarito: D

Comentários

• Para a resolução desta questão é importante prestar atenção no balanceamento da reação. A reação apresentada é uma reação de oxirredução. Esse tipo de reação acontece quando há transferência de elétrons de uma substância para outra. Logo, se uma substância for oxidada, necessariamente outra substância precisa ser reduzida na mesma reação. A redução acontece quando a substância recebe elétrons, havendo uma diminuição no número de oxidação. Já a oxidação acontece quando a substância perde elétrons, e, consequentemente, há um aumento no número de oxidação. Dessa forma, o balanceamento precisa ser feito de modo que haja também um balanceamento no número de elétrons envolvido. Com base no exposto, observemos os dados  e a resolução da questão:
  
  Dados:
  V (KMnO₄) = 16,42 mL = 0,01642 L
  M (KMnO₄) = 0,1327 mol/L
  V (FeSO₄) = 20,00 mL = 0,02 L
  
  Resolução:
  1) O primeiro passo para a resolução dessa questão é realizar o balanceamento da equação. Observando a equação é possível perceber que ela não está balanceada em relação aos átomos ou ao número de elétrons. Separando as espécies que sofrem redução (MnO₄^-, variação de NOX do Mn de +7 a +2) e oxidação (Fe²⁺, variação do NOX do Fe de +2 a +3), é possível perceber que há a transferência de 1 e^- na semirreação de oxidação e 5 e^- na semirreação de redução:
  Oxidação: Fe²⁺ → Fe³⁺ + 1 e^-
  Redução: MnO₄^- + H⁺ + 5 e^-→ Mn²⁺ + H₂O
  
  Dessa forma, para balanceá-las de acordo com o número de elétrons, basta multiplicar a semirreação de redução por 5, para a obtenção da reação global:
  
  Oxidação:       5 Fe²⁺ → 5 Fe³⁺ + 5 e^-
  Redução:        MnO₄^- + H⁺ + 5 e^-→ Mn²⁺ + H₂O
                                                                                                                                    
  Reação global: 5 Fe²⁺ + MnO₄ ⁻ + H⁺ → Mn²⁺ + 5 Fe³⁺ + H₂O
  
  Após o balanceamento considerando os elétrons percebe-se que apenas o hidrogênio e oxigênio ainda não estão balanceados. Para balanceá-los basta colocar um 4 na frente do H₂O, uma vez que há 4 oxigênios no reagente, e, por fim, balancear o hidrogênio, considerando que ele está sozinho nos reagentes, bastando colocar um 8 na frente do H⁺, já que são 8 hidrogênios no produto:
  5 Fe²⁺ + MnO₄ ⁻ + 8 H⁺ → Mn²⁺ + 5 Fe³⁺ + 4 H₂O
  
  2) Com a concentração molar e o volume de KMnO₄ é possível saber seu número de mols:
  M (KMnO₄) = n (KMnO­₄)/V (KMnO₄)
  0,1327 = n (KMnO­₄)/0,01642
  n (KMnO­₄) = 2,18 ∙ 10^-3 mols
  
  3) Com a informação da equação balanceada, basta realizar uma regra de três simples para saber o número de mols de FeSO₄:
  1 mol de KMnO₄ ^{reage com} 5 mols de FeSO₄
        2,18 ∙ 10^-3    ---------             X
  X = 0,011 mols de FeSO₄
  
  
  
  Para descobrir a concentração basta dividir o número de mols pelo volume da solução de FeSO₄:
  

  M (FeSO₄) = n (FeSO­₄)/V (FeSO₄)

  M (FeSO₄) = 0,011/0,02

  M (FeSO₄) = 0,55 mol/L ou 0,55 M

  
  
  Portanto, a concentração de FeSO₄ é de aproximadamente 0,55 M.
  
  Gabarito do Professor: Letra D.