Esercizi sulle titolazioni redox

Le titolazioni sono un efficace metodo di analisi chimica quantitativa di tipo volumetrico che consentono, nota la concentrazione del titolante e il volume impiegato per il raggiungimento del punto finale di conoscere la concentrazione dell’analita.

Le titolazioni, pur basandosi sullo stesso principio, sono di vari tipi come le titolazioni acido-base, le titolazioni complessometriche, le titolazioni ossidimetriche e quelle per precipitazione.

Sia a livello teorico che a livello pratico ci si imbatte nei calcoli per la determinazione della concentrazione dell’analita.
In linea di massima si consiglia innanzi tutto di bilanciare la reazione e di considerare il rapporto stechiometrico delle specie coinvolte. A titolo di esempio vengono proposti alcuni esercizi.

1)      Lo iodio reagisce con il tiosolfato riducendosi a ioduro e ossidando il tiosolfato a tetrationato. Calcolare la molarità di una soluzione di iodio se per titolare 25.0 cm3 di soluzione sono occorsi 26.5 cm3 di una soluzione di tiosolfato 0.0950 M

La reazione bilanciata è:

2 S2O32- + I2 → S4O62- + 2 I

Le moli presenti in 26.5 cm3 della soluzione di tiosolfato sono:

Moli di S2O32- = 0.0265 dm3 ∙ 0.0950 M = 0.00252

Il rapporto stechiometrico tra tiosolfato e iodio è di 2:1

Moli di iodio = 0.00252/2= 0.00126

Molarità della soluzione di iodio = 0.00126 mol/0.0250 dm3 =0.0504 M

 

2)      Nella determinazione permanganometrica del ferro (II) si usa quale titolante il permanganato di potassio che riduce il ferro (II) a ferro (III) riducendosi a manganese (II). Una quantità pari a 8.25 g di un sale di ferro (II) è stata sciolta in acqua e portata al volume di 250 cm3. Un’aliquota avente volume 25.0 cm3 è stata titolata da una soluzione di permanganato di potassio 0.0200 M. sono state effettuate tre titolazioni e il volume di titolante è stato: 23.95 cm3, 23.80 cm3 e 23.85 cm3.

Calcolare la quantità di ferro presente in termini percentuali

La reazione bilanciata è:

MnO4 +5 Fe2+ + 8 H+ → Mn2+ + 5 Fe3+ + 4 H2O

Calcoliamo il volume medio di titolante:
V = 23.95 + 23.80 + 23.85 /3 = 23.87 cm3

Le moli di permanganato utilizzate sono:

moli di MnO4 = 0.02387 dm3 ∙ 0.0200 M = 0.0004773

il rapporto stechiometrico tra permanganato e ferro (II) è di 1:5

moli di Fe2+ in 25.0 cm3 = 5 ∙ 0.0004773 = 0.002387

moli di Fe2+ in 250 cm3 = 0.002387 ∙ 250/25.0=0.02387

massa di ferro = 0.02387 mol ∙ 55.845 g/mol=1.333 g

La percentuale di ferro presente nel campione è quindi:
% Fe = 1.333 x 100/8.25 = 16.1

3)      Un campione impuro di ossido di ferro (III) avente massa 2.83 g viene sciolto in acido cloridrico concentrato e la soluzione viene diluita a 250 cm3. Un’aliquota di 25.0 cm3 di tale soluzione viene trattata con eccesso di cloruro di stagno (II) che riduce il ferro (III) a ferro (II) mentre lo stagno si ossida a stagno (IV). La soluzione di ferro (II) viene titolata con 26.4 cm3 di soluzione di bicromato di potassio 0.0200 M. Calcolare la percentuale di ossido di ferro (III) presente nel campione

Le reazioni coinvolte sono:

Sn2++ 2 Fe3+ → Sn4++ 2 Fe2+

Cr2O72- + 6 Fe2++ 14 H+ → 2 Cr3+ + 6 Fe3++ 7 H2O

Moli di bicromato di potassio = 0.0264 dm3 ∙ 0.0200 M = 0.000528

Il rapporto stechiometrico tra bicromato e ferro (II) è di 1:6

Moli di ferro (II) = 0.000528 ∙ 6 = 0.00317

Dalla prima reazione il rapporto stechiometrico tra ferro (III) e ferro (II) è di 2:2 ovvero di 1:1

Moli di ferro (III) = 0.00317

Moli di Fe2O3 = 0.00317/2=0.00158

Massa di Fe2O3 = 0.00158 mol ∙ 159.69 g/mol = 0.253 g

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Author: Chimicamo

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