Atividade 3 - 2023-1

Química Analítica – Prof. Dr. Adriano Olímpio da Silva – UFMT - Campus Várzea Grande Atividade Avaliativa 3 · INSTRUÇÕES – Leia com atenção • O discente deve postar a atividade resolvida juntamente com os cálculos de cada questão, não é necessário transcrever o comando de cada questão, mas é importante que o discente seja organizado, enumere cada resposta. • As questões deverão ser entregues na ordem que se segue: 1, 2, 3.... Resolução fora da sequência será descontado 0,2 pontos por cada questão fora da ordem. • Questões apenas com o resultado sem a devida transcrição da resolução serão atribuídos zero. • Sobre nem uma situação será aceito atividade fora da data de entrega, salve as situações previstas em lei. • A plataforma suporta o tamanho máximo 50 MB. • Um único envio por aluno, por isso ao transformar sua atividade respondida em PDF, salve em um único arquivo em PDF. • A atividade deve ser enviada até às 17:59:59hs de sexta-feira, o envio é somente via plataforma AVA. • A atividade deve ser manuscrita (escrita a mão). Não será aceito atividade digitada. • Envie a atividade no formato PDF, para isso use um scanner para converte o manuscrito em PDF ou os aplicativos de celular do tipo Tap Scanner e salve em PDF. Valor: 10,0 pontos Data:13/10/2023 Questão 01 - Um laboratório de análise ambiental recebeu uma amostra de água mineral para determinação da sua dureza. O químico responsável pela análise tomou uma alíquota de 25 mL e titulou com solução de EDTA, requerendo 1,55mL. Paralelo a isso 25mL de uma solução de CaCO3 0,01036mol/L foi titulada com a solução de EDTA, requerendo 25,15mL. Qual a dureza da água em mg/L de CaCO3? Questão 02 - Um químico promoveu uma reação entre 50 mL de uma solução 0,0020mol/L de Mg+2 e uma solução de EDTA 0,1520 mol/L. Sabe-se que a constante de formação do complexo formado é igual a 4,90x108 e que o pH do meio é aproximadamente 11. Determine: a) a equação que representa a reação b) a concentração de todas as espécies presentes em solução. Questão 03 – 25,0 mL de solução de oxalato de sódio (Na2C2O4) de concentração 0.10 mol/L foi titulado com uma solução de permanganato de potássio (KMnO4) de concentração 0.038 mol/L. a) escreva a reação global de oxirredução a partir das seguintes semi-reações: Semirreação: C2O4 2- à 2 CO2 + 2e- Semirreação: MnO4 - (aq) + 8H3O+(aq) + 5e- ⇌ Mn2+ (aq) + 12H2O(l) b) qual o volume da solução de permanganato seria necessário para alcançar o ponto equivalência da titulação? Questão 04 - 3208g de amostra de minério de níquel foram processados para remover as interferências e 50.00ml de EDTA 0.1200 mol.L-1 foram adicionados a um excesso do reagente com solução de íons de Ni2+. O excesso de EDTA foi titulado com 24.17 mL de solução de padrão de Mg2+ 0.0755 mol.L-1. Calcule a % de Ni no minério. Questão 05 - 1.00 mL de solução de FeSO4 foi adicionado a 50.00 mL de Na2H2Y 0.05 mol.L-1. O H+ liberado necessita de 18.03 mL de NaOH 0.080 mol.L-1 para a sua titulação. Qual era a concentração molar da solução de FeSO4? Questão 06 – Uma amostra de 100,0 mL, contendo Ni2+, foi tratada com 40,0 mL de uma solução de EDTA 0,05 M para complexar todo o Ni2+ e manter um excesso de EDTA em solução. Este excesso de EDTA foi então titulado, consumindo 8,0 mL de uma solução de Zn2+ 0,05 M. Qual a concentração de Ni2+ na amostra original? Questão 07 - Para a titulação de uma alíquota de 50,00 mL de cobre 0,150 mol/L com manganês 0,060 mol/L. Calcule a diferença de potencial quando são adicionados os seguintes volumes de manganês: a) 50,0 mL b) 75,0 mL c) 125,0 mL d) 150,0 mL Mn3+ + ē ß à Mn2+ E0 = 1,51 V Cu2+ + 2ē ß à Cu E0 = 0,337 V Questão 08 – Uma amostra desconhecida de volume 1,000 mL, contendo os íons Co2+ e Ni2+, foi tratada com 25 mL de uma solução de EDTA 0,04 M. Uma titulação de retorno, com uma solução de Zn2+ 0,02 M, em pH 5, consumiu 20 mL para atingir o ponto final, utilizando-se alaranjado de xilenol como indicador. 2,000 mL desta amostra desconhecida passaram através de uma coluna de troca iônica, que retém o íon Co2+ mais facilmente que o íon Ni2+. O Ni2+ que passou através da coluna de troca iônica foi tratado com 25 mL de uma solução de EDTA 0,04 M e consumiu 23 mL de uma solução de Zn2+ 0,02 M, em uma titulação de retorno. O Co2+ que saiu da coluna após o Ni2+ também foi tratado com 25 mL de uma solução de EDTA 0,04 M. Quantos mililitros de uma solução de Zn2+ 0,02 M serão necessários para a titulação de retorno do íon Co2+? Questão 09 – Considere a titulação de 50,0 mL de uma solução 0,05 M de cloreto de estanho (IV) com solução de cloreto de cromo (II) 0,10 M. A reação que se processa é Sn4+ + 2 Cr2+ ßà Sn2+ + 2Cr3+ e as semirreações envolvidas são: Qual valor do potencial na metade do ponto de equivalência, no ponto de equivalência e 10 mL após o ponto de equivalência da titulação? Questão 10 - Considere os seguintes potenciais de redução apresentados a seguir: Qual o valor do potencial no ponto de equivalência da titulação? 3 01 Um estudante misturou nitrogênio e hidrogênio, deixando-os reagir a 500 K até a mistura atingir o equilíbrio com o produto final, a amônia. Ao analisar a mistura, constatou a existência de 0.796 mol. L-1 de NH3, de 0.305 mol. L-1 de N2 e de 0.324 mol. L-1 de H2. O valor da constante de equilíbrio, em termos de pressão parcial dos gases envolvidos no processo (Kp), considerando a reação não balanceada N2(g) + H2(g)  NH3(g), é, aproximadamente: (A) 1.4x10-3 (B) 2.0x10-2 (C) 3.0x10-2 (D) 3.6x10-2 02 Considere a titulação de 50.0 mL de uma solução 0.05 M de cloreto de estanho (IV) com solução de cloreto de cromo (II) 0.10 M. A reação que se processa é Sn4+ + 2Cr2+  Sn2+ + 2Cr3+ e as semirreações envolvidas são: Sn4+ + 2e-  Sn2+ E = + 0.14 V Cr3+ + e-  Cr2+ E = - 0.38 V O valor do potencial no ponto de equivalência da titulação é: (A) – 0.03 V (B) + 0.16 V (C) – 0.34 V (D) – 0.38 V 03 Titulou-se 25.00 mL de uma solução 0.0311 M de Na2C2O4 com La(ClO4)3 0.0257 M, havendo a precipitação de oxalato de lantânio: 2La3+ + 3C2O4 2-  La2(C2O4)3 O volume de perclorato de lantânio necessário para atingir o ponto de equivalência e a concentração de lantânio, quando 10.0 mL do titulante são adicionados, são, respectivamente: (A) 13.77 mL e 2.48x10-3 M (B) 20.17 mL e 2.71x10-10 M (C) 22.69 mL e 3.05x10-10 M (D) 45.38 mL e 7.89x10-6 M 04 Considere que 25.00 mL de uma solução de HCl 0.1000 M são titulados com uma solução de NaOH 0.1000 M. Os valores do pH entre 1.00 % antes e 1.00 % depois do ponto de equivalência são, respectivamente: (A) 2.00 e 12.0 (B) 3.30 e 10.7 (C) 5.00 e 7.00 (D) 6.98 e 7.02 7 18 Considere as reações a seguir que tratam de substituições em compostos aromáticos: (I) C6H6 C2H5Cl, AlCl3 (II) C6H6 H2SO4,  (III) C6H6 HNO3, H2SO4,  Os principais produtos orgânicos nas reações acima são, respectivamente: (A) isopropilbenzeno, sulfonato de etila, nitrobenzeno. (B) benzoato de etila, sulfonato de etila, o-dinitobenzeno. (C) etilbenzeno, ácido benzenosulfonico, nitrobenzeno. (D) p-dimetilbenzeno, ácido fenilsulfonico, 1,2-niroclorobenzeno. 19 Considere os seguintes potenciais de redução apresentados a seguir: (I) Ag+ + e-  Ag(s) E0 = + 0.799 V (II) Cd2+ + 2e-  Cd(s) E0 = -0.402 V O potencial padrão da seguinte reação: Cd(s) + 2Ag+  Cd+ + 2Ag(s) será: (A) 0.397 V (B) 0.400 V (C) 1.196 V (D) 1.201 V 20 Suponha que 0.50 L de uma amostra contenha 0.0035 mols de Fe3+ , que foram examinados por análise gravimétrica. Sabendo-se que o produto de solubilidade do Fe(OH)3 é igual a 2.79x10-39, a fração de Fe3+ precipitada, se o pH fosse para 2.0 por meio de precipitação homogênea, seria, em termos percentuais, igual a: (A) 49.98 % (B) 60.00 % (C) 99.96 % (D) 99.99 %  Alquilação Sulfonação Nitração Não foi fornecido o volume da solução de EDTA adicionado, logo, não é possível calcular a concentração das espécies Mg2+, Y4- e MgY2-. Porcentagem muito pequena. Provavelmente, a massa da amostra é 3,208 g. Se for 3,208 g, a %m é de 7,639%, o que faz mais sentido. a) Calculo do potencial: Cu^{2+} + 2e^{-} \rightleftharpoons Cu E = E_{Cu^{2+}/Cu}^{0} - \frac{0,0592}{2} \log \frac{1}{[Cu^{2+}]} E = 0,337 - \frac{0,0592}{2} \log \left( \frac{1}{0,06} \right) E = +0,301 \, V b) 75,0 \, ml V_{T} = 125 \, ml n(Mn^{2+}) = (0,060 \, M)(0,075 \, L) = 4,5 \cdot 10^{-3} \, mol [Cu^{2+}] = \frac{n(Cu^{2+}) - \frac{1}{2} \, n(Mn^{2+})}{V_{T}} = \frac{(7,5 \cdot 10^{-3} \, mol) - \frac{1}{2}(4,5 \cdot 10^{-3} \, mol)}{0,125 \, L} = 0,042 \, M Cu^{2+} + 2e^{-} \rightleftharpoons Cu E = E_{Cu^{2+}/Cu}^{0} - \frac{0,0592}{2} \log \frac{1}{[Cu^{2+}]} E = 0,337 - \frac{0,0592}{2} \log \left( \frac{1}{0,042} \right) E = +0,296 \, V Portanto, os volumes fornecidos nos itens a), b), c) e d) são referentes a antes do ponto de equivalência. Assim, temos excesso de Cu2+, e o potencial é regido pela redução do Cu2+. 8 1000 mL (Co2+, Ni2+) 25 mL EDTA 0,04 M 20 mL Zn2+ 0,02 M (T1) 2000 mL Ni2+ passam -> 25 mL EDTA 0,04 M -> 23 mL Zn2+ 0,02 M (T2) Co2+ -> 25 mL EDTA 0,04 M -> Zn2+ 0,02 M (T3) Titulação T1: n(EDTA)_total = (0,04 M)(0,025 L) = 1,0*10^-3 mol n(Zn2+) = (0,02 M)(0,020 L) = 4,0*10^-4 mol n(Co2+) + n(Ni2+) = n(EDTA)_total - n(Zn2+) = (1,0*10^-3 mol) - (4,0*10^-4 mol) n(Co2+) + n(Ni2+) = 6,0*10^-4 mol (em 1000 mL) Titulação T2: n(EDTA) = (0,04 M)(0,023 L) = 9,2*10^-4 mol n(Ni2+) = n(EDTA) - n(Zn2+) = (1,0*10^-3 mol) - (4,6*10^-4 mol) = 5,4*10^-4 mol Como temos 6,0*10^-4 mol mols de Ni2+ e Co2+ em 1000 mL -> 12,0*10^-4 mol em 2000 mL n(Co2+) = (12,0*10^-4 mol) - (5,4*10^-4 mol) = 6,6*10^-4 mol Co2+ 8 Continuação n(Co2+) = n(EDTA) - n(Zn2+) 6,6*10^-4 mol = (0,04 M)(0,025 L) - V_Zn2+ (0,02 M) V_Zn2+ = - (6,6*10^-4 mol - 1,0*10^-3 mol) / (0,02 mol L^-1) V_Zn2+ = 0,013 L = 13 mL de Zn2+ 0,02 M. Antes do ponto de equivalência, temos excesso de Sn4+. Portanto, o sistema é regido pela reação: Calculando [Sn4+] e [Sn2+]: 9 Portanto E = E°_Sn4+/Sn2+ - 0,0592/2 log ( [Sn2+] / [Sn4+] ) = E°_Sn4+/Sn2+ - 0,0592 log (1) E = E°_Sn4+/Sn2+ = +0,14 V No ponto de equivalência (V_Cr3+ = 50 mL): Sn4+ + 2Cr2+ ⇌ Sn2+ + 2Cr3+ Sn4+ + 2e ⇌ Sn2+ Cr3+ + e ⇌ Cr2+ E = E°_eq - 0,0592/2 log ( [Sn4+]/[Sn2+] ) => 2E_eq = 2E°_Sn4+/Sn2+ - 0,0592 log ( [Sn4+]/[Sn2+] ) E_eq = E°_Cr3+/Cr2+ - 0,0592 log ( [Cr3+]/[Cr2+] ) Somando as equações: 3E_eq = 2E°_Sn4+/Sn2+ + E°_Cr3+/Cr2+ - 0,0592 log ( ([Sn4+][Cr3+])/([Sn2+][Cr2+]) ) No ponto de equivalência: { [Cr2+] = 2([Sn4+]) [Cr3+] = 2([Sn2+]) } Portanto: 9 3E_eq = 2E^o_{Sn^{4+}/Sn^{2+}} + E^o_{Cr_3^{3+}/Cr_2^{2+}} - 0,0592 \log {\left(\frac{[Sn^{4+}] \cdot 2[Sn^{2+}]}{[Sn^{2+}] \cdot 2[Sn^{4+}]}\right)} 3E_eq = 2E^o_{Sn^{4+}/Sn^{2+}} + E^o_{Cr_3^{3+}/Cr_2^{2+}} - 0,0592 \log (1) E_eq = \frac{2E^o_{Sn^{4+}/Sn^{2+}} + E^o_{Cr_3^{3+}/Cr_2^{2+}}}{3} = \frac{2(0,14) + (-0,38)}{3} E_eq = -0,0333 \text{ V} * 50 ml após o ponto de equivalência (V_{Cr_3^{3+}} = 60 \text{ ml}): V_T = 110 \text{ ml} = 0,110 \text{ L} n(Cr_3^{3+}) = (0,060 \text{ L}) (0,10 \text{ m}) = 6 \cdot 10^{-3} \text{ mol} Sn^{4+} + 2Cr^{2+} \rightleftharpoons Sn^{2+} + 2Cr_3^{3+} \text{Inicial}\quad 1 \quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad 2 \quad x 25 \cdot 10^{-3} \text{ mol} x = 5 \cdot 10^{-3} \text{ mol de } Cr_3^{3+} [Cr_3^{3+}] = \frac{5 \cdot 10^{-3} \text{ mol}}{0,110 \text{ L}} = \underline{\text{0,0455}} \text{ mol L}^{-1} [Cr^{2+}] = \frac{n(Cr^{2+}) - \frac{1}{2}n(Sn^{4+})}{V_T} = \frac{(6 \cdot 10^{-3} \text{ mol}) - \frac{1}{2} (2,5 \cdot 10^{-3} \text{ mol})}{0,110 \text{ L}} = \underline{\text{0,0432}} \text{ mol L}^{-1} 9 Cr_3^{3+} + e^- \rightleftharpoons Cr_2^{2+} E = E^o_{Cr_3^{3+}/Cr_2^{2+}} - 0,0592 \log {\left(\frac{[Cr^{2+}]}{[Cr_3^{3+}]}\right)} E = -0,38 - 0,0592 \log \left(\frac{0,0432}{0,0455}\right) E = -0,379 \text{ V} 10 Ag^+ + e^- \rightleftharpoons Ag \quad (x2) Cd \rightleftharpoons Cd^{2+} + 2e^- 2Ag^+ + Cd \rightleftharpoons 2Ag + Cd^{2+} E_eq = E^o_{Ag^+/Ag} - 0,0592 \log \frac{1}{[Ag^+]} E_eq = E^o_{Cd^{2+}/Cd} - \frac{0,0592}{2} \log [Cd^{2+}] \quad \xrightarrow{\times 2} \quad 2E_eq = 2E^o_{Cd^{2+}/Cd} - 0,0592 \log [Cd^{2+}] Somando as equações: 3E_eq = E^o_{Ag^+/Ag} + 2E^o_{Cd^{2+}/Cd} - 0,0592 \log \frac{[Cd^{2+}]}{[Ag^+]} Reação global: \quad 2Ag^+ + Cd \rightleftharpoons 2Ag + Cd^{2+} No ponto de equivalência: \quad [Ag^+] = 2[Cd^{2+}] \Rightarrow \quad 3E_eq = E^o_{Ag^+/Ag} + 2E^o_{Cd^{2+}/Cd} - 0,0592 \log \frac{[Cd^{2+}]}{2[Cd^{2+}]} E_eq = \frac{E^o_{Ag^+/Ag} + 2E^o_{Cd^{2+}/Cd} - 0,0592 \log \left(\frac{1}{2}\right)}{3} E_eq = \frac{(0,799) + 2(-0,402) - 0,0592 \log \left(\frac{1}{2}\right)}{3} E_eq = 4,27 \cdot 10^{-3} \text{ V} =\underline{\text{4,27 mV}}