1,24 g de ferro impuro foi dissolvido em 20 mL de HCℓ 3,0 mol/L, produzindo cloreto ferroso e hidrogênio. Após essa reação, o excesso de HCℓ foi neutralizado por 10 mL de NaOH 2,0 mol/L. Qual é a porcentagem de pureza do ferro analisado?
Utilize a tabela periódica para calcular as massas molares quando necessário.
Resolução
Cálculo da quantidade em mols de HCℓ na solução utilizada para dissolver o ferro:
[HCℓ] = nHCℓ / V
nHCℓ = [HCℓ] ∙ V
nHCℓ = 3,0 mol/L ∙ 0,020 L
nHCℓ = 0,06 mol
Cálculo da quantidade em mols de NaOH empregada na titulação do HCℓ em excesso:
[NaOH] = nNaOH / V
nNaOH = [NaOH] ∙ V
nNaOH = 2,0 mol/L ∙ 0,010 L
nNaOH = 0,02 mol
A reação de neutralização do HCℓ pode ser representada pela seguinte equação química:
2 KOH(aq) + H2SO4(aq) → K2SO4(aq) + 2 H2O(ℓ)
Conforme a equação acima, já balanceada, a neutralização de 1 mol de HCℓ consome 1 mol de NaOH, logo:
nNaOH = nHCℓ-EXCESSO = 0,02 mol
Agora podemos, a partir das quantidades total e excedente de HCℓ, calcular a quantidade de HCℓ que reagiu com o ferro:
nHCℓ -REAGIU = nHCℓ − nHCℓ-EXCESSO
nHCℓ -REAGIU = 0,06 mol – 0,02 mol
nHCℓ -REAGIU = 0,04 mol
A reação de dissolução do ferro pela solução de HCℓ pode ser representada pela seguinte equação química:
Fe(s) + 2 HCℓ(aq) → FeCℓ2(aq) + 2 H2(g)
Segundo a equação química balanceada, a dissolução de 1 mol de ferro consome 2 mols de HCℓ, logo:
Para converter 0,02 mol de Fe em massa, basta utilizar a massa molar (que pode ser obtida consultando-se a tabela periódica):
MMFe = mFe / nFe
mFe = nFe ∙ MMFe
mFe = 0,02 mol / 56 g/mol
mFe = 1,12 g
Por último, mas não menos importante, temos que calcular a porcentagem de ferro na amostra impura:
Portanto, o ferro analisado apresenta 90,3% de pureza.
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