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Titolazioni di ossidoriduzione. Esercizi svolti- chimicamo

Titolazioni di ossidoriduzione. Esercizi svolti

  |   Chimica, Stechiometria

Le titolazioni di ossidoriduzione si basano sulla reazione tra un ossidante e un riducente e consentono la determinazione quantitativa  di una sostanza opportunamente trattata. Permanganometria, iodometria, bicromatometriacerimetria e bromatometria sono le più importanti titolazioni di ossidoriduzione.

Esercizi

1)      0.2640 g di ossalato di sodio in soluzione sono titolati da 30.74 mL di permanganato di potassio in ambiente acido per acido solforico. Il permanganato ossida l’ossalato a biossido di carbonio riducendosi a manganese (II).  Calcolare la concentrazione del permanganato di potassio

Innanzitutto si deve scrivere la reazione e bilanciarla. Le due semireazioni in forma ionica, come suggerito dal testo, sono:

C2O42- → CO2

MnO4 → Mn2+

Bilanciamo con il metodo delle semireazioni:

C2O42- → 2  CO2 + 2e

MnO4 + 8 H+ + 5 e → Mn2+ + 4 H2O

Moltiplichiamo la prima semireazione per 5 e la seconda per 2:

5 C2O42- → 10  CO2 + 10e

2 MnO4 + 16 H+ + 10 e → 2 Mn2+ + 8 H2O

Sommiamo membro a membro semplificando gli elettroni:

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

Le moli di ossalato di sodio sono pari a:

moli di ossalato di sodio= 0.2640 g/ 134.00 g/mol = 0.001970

il rapporto stechiometrico tra ossalato e permanganato è di 5 : 2

moli di permanganato = 0.001970 ∙ 2 / 5= 0.0007880

La concentrazione del permanganato è quindi pari a: 0.007880 mol / 0.03074 L =0.02563 M

2)      Un campione contenente una  percentuale incognita di ferro (II)  è titolato con bicromato di potassio 0.01625 M. La titolazione richiede 32.26 mL di bicromato per titolare 1.2765 g di campione. Determinare la percentuale di ferro presente sapendo che i prodotti di reazione sono ferro (III) e cromo (III).

Innanzitutto si deve scrivere la reazione e bilanciarla. Le due semireazioni in forma ionica, come suggerito dal testo, sono:

Fe2+ = Fe3+

Cr2O72- = Cr3+

Bilanciamo con il metodo delle semireazioni:

Fe2+ → Fe3+ + 1 e

Cr2O72- + 14 H+ + 6 e → 2 Cr3+ + 7 H2O

Moltiplichiamo la prima semireazione per 6, sommiamo membro a membro e semplifichiamo gli elettroni:

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

Da cui si rileva un rapporto bicromato/ Fe(II) pari a 1:6

Moli di bicromato = 0.01625 mol/L ∙ 0.03266 L = 0.0005243

Da cui le moli di ferro (II) sono pari a 6 ∙ 0.0005243 =0.003146

La massa di ferro nel campione è quindi pari a 0.003146 mol ∙ 55.845 g/mol=  0.1757 g

La percentuale di ferro nel campione è quindi pari a 0.1757 ∙ 100 / 1.2765 = 13.76 %

3)      50.0 mL di una soluzione contenente ioni Fe2+ e Fe3+ è titolata con 35.0 mL di una soluzione di permanganato di potassio che ossida lo ione Fe2+ a Fe3+. Un altro campione di 50.0 mL di soluzione è trattato con zinco metallico che riduce tutto lo ione Fe3+ a Fe2+. La soluzione risultante è poi titolata con 48.0 mL di  permanganato di potassio 0.00280. Calcolare le concentrazioni di Fe2+ e Fe3+ presenti nella soluzione.

La reazione tra permanganato e ferro (II) è la seguente:

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

Da cui si rileva un rapporto permanganato/ ferro (II) di 1 : 5

Le moli di permanganato sono pari a 0.00280 mol/L ∙ 0.0350 L = 0.0000980

Pertanto le moli di Fe(II) sono pari a 0.0000980 ∙ 5 = 0.000490

Le moli di permanganato usate nella seconda titolazione sono pari a 0.00280 mol/L ∙ 0.0480 L = 0.000134

Quelle di ferro (ovvero moli di Fe2+ + moli di Fe3+) sono pari a 5 ∙ 0.000134 = 0.000672

Le moli di Fe3+ possono essere ricavate per differenza: 0.000672 – 0.000490 = 0.000182 pertanto la concentrazione di Fe3+ è pari a 0.000182 / 0.050 L = 0.00364 M

La concentrazione di Fe2+ è data da: 0.000490 / 0.050 L = 0.00980 M

4)      L’antimonio presente in un campione è determinato con una titolazione usando un opportuno agente ossidante. Un campione avente massa pari a 9.62 g contenente antimonio è disciolto a caldo con HCl concentrato e trattato con un agente riducente che trasforma tutto l’antimonio presente come Sb3+. Quest’ultimo è titolato con 43.70 mL di una soluzione 0.1250 M di KBrO3. Calcolare la quantità di antimonio presente nel campione e la sua percentuale sapendo che l’antimonio è ossidato ad antimonio (V) e il bromo presente nel bromato di potassio avente numero di ossidazione + 5 è ridotto a ione bromuro.

Innanzitutto si deve scrivere la reazione e bilanciarla. Le due semireazioni in forma ionica, come suggerito dal testo, sono:

Sb3+ → Sb5+

BrO3 → Br

Bilanciamo con il metodo delle semireazioni:

Sb3+ → Sb5+  + 2 e

BrO3 + 6 H+ + 6 e → Br + 3 H2O

Moltiplichiamo la prima semireazione per 3, sommiamo membro a membro e semplifichiamo gli elettroni:

BrO3 + 6 H+ + 3  Sb3+  → Br + 3 Sb5+  + 3 H2O

Da cui si rileva un rapporto bromato / antimonio (III) di 1:3

Moli di bromato = 0.1250 mol/L ∙ 0.04370 L = 0.005463

Le moli di antimonio (III) sono pertanto 0.005463 ∙ 3 = 0.01639

La massa di antimonio è 0.01639 mol ∙ 121.760 g/mol = 1.995 g

La percentuale di antimonio presente nel campione è pari a 1.995 ∙ 100/ 9.62 = 20.7 %

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