Titolazioni redox. Esercizi svolti

Questo tipo di analisi volumetrica si basa su una reazione di ossidoriduzione in cui avviene un trasferimento di elettroni tra una specie a concentrazione nota (agente titolante) e la specie da titolare. Come titolanti si usano una specie fortemente ossidanti come il permanganato di potassio, o una specie fortemente riducenti come il tiosolfato di sodio in modo che la reazione sia quantitativa.

Per risolvere gli esercizi relativi alle titolazioni ossidimetriche bisogna innanzitutto conoscere la reazione bilanciata, poi si deve tenere presente il rapporto stechiometrico tra le specie. Supponiamo di avere la seguente reazione:

2 A + 5 B = 3 C + 4 D

Il rapporto stechiometrico tra A e B è di 2:5 ; ciò significa che 2 moli di A reagiscono con 5 moli di B. Se noi abbiamo  0.0300 moli di A per sapere le moli di B possiamo impostare una proporzione:

2 : 5 = 0.0300 : x

Da cui x = 0.0300 ∙ 5 / 2 = 0.0750

Ovviamente quando si prende pratica non c’è bisogno di impostare la proporzione tuttavia, anche se pedestre, questo è un metodo infallibile

Esercizi svolti

1)      Lo ione permanganato reagisce con il perossido di idrogeno secondo la reazione

2 MnO4 + 5 H2O2 + 6 H+ → 2 Mn2+ + 5 O2 + 8 H2O

Calcolare:

a)       la concentrazione di H2O2 se sono necessari 12.0 mL di una soluzione 0.100 M di KMnO4  per titolare  25.0 mL di H2O2

b)      Il volume di una soluzione 0.100 M di KMnO4 necessario per titolare 30.0 mL di una soluzione 0.0500 M di H2O2

a) Calcoliamo le moli di permanganato: moli di permanganato = M ∙ V = 0.100 mol/L ∙ 0.0120 L = 0.00120

Dai coefficienti stechiometrici della reazione sappiamo che 2 moli di permanganato reagiscono con 5 moli di perossido di idrogeno quindi le moli di perossido di idrogeno che reagiscono con 0.00120 moli di permanganato sono pari a:

moli di perossido di idrogeno = 5 ∙ 0.00120 / 2 =0.00300

la concentrazione del perossido di idrogeno è quindi pari a 0.00300 mol/ 0.0250 L = 0.120 M

b) Calcoliamo le moli di H2O2 : moli di perossido di idrogeno = 0.0500 mol/L∙0.0300 L = 0.00150

Le moli di permanganato necessarie sono pari a 0.00150 ∙ 2 / 5 =0.000600

Il volume di permanganato necessario è V = mol/M = 0.000600/ 0.100 = 0.00600 L = 6.00 mL

2)      Lo ione iodato reagisce con lo ione ioduro per dare iodio molecolare secondo la reazione:

IO3 + 5 I + 6 H+ → 3 I2 + 3 H2O

Lo iodio molecolare  reagisce con il tiosolfato per dare lo ione tetrationato secondo la reazione:

I2 + 2 S2O32- → 2 I + S4O62-

Determinare la concentrazione di una soluzione di tiosolfato se 0.200 g di KIO3 sono stati necessari per titolare 50.0 mL di una soluzione di tiosolfato.

Le moli di KIO3 sono pari a 0.200 g/214.001 g/mol= 0.000935

Il rapporto stechiometrico tra lo ione IO3 e I2 è di 1:3

Moli di I2 ottenute = 0.000935 ∙ 3 =0.00281

Il rapporto stechiometrico tra I2 e S2O32- è di 1:2

Moli di S2O32- = 0.00281 ∙ 2 =0.00562

Concentrazione della soluzione di S2O32- = 0.00562 mol/ 0.0500 L = 0.112 M

3)      Lo ione permanganato reagisce con lo ione ossalato secondo la reazione:

2 MnO4 + 5 C2O42- + 16 H+ → 2 Mn2+ + 10 CO2 + 8 H2O

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Author: Chimicamo

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