1,24 g de ferro impuro foi dissolvido em 20 mL de HCℓ…

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] = n_HCℓ / V
n_HCℓ = [HCℓ] ∙ V
n_HCℓ = 3,0 mol/L ∙ 0,020 L
n_HCℓ = 0,06 mol

Cálculo da quantidade em mols de NaOH empregada na titulação do HCℓ em excesso:

[NaOH] = n_NaOH / V
n_NaOH = [NaOH] ∙ V
n_NaOH = 2,0 mol/L ∙ 0,010 L
n_NaOH = 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:

n_NaOH = n_{HCℓ-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:

n_{HCℓ -REAGIU} = n_HCℓ − n_{HCℓ-EXCESSO}
n_{HCℓ -REAGIU} = 0,06 mol – 0,02 mol
n_{HCℓ -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):

MM_Fe = m_Fe / n_Fe
m_Fe = n_Fe ∙ MM_Fe
m_Fe = 0,02 mol / 56 g/mol
m_Fe = 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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