Volumetrías Redox

VALORACIÓN REDOX Es similar a la valoración ácido base. Hay que determinar el número de moles de especie oxidante y reductora que reaccionan entre sí para lo que hay que tener ajustada la ecuación redox correspondiente. El nº de moles de e que pierde el oxidante es igual a los que gana el reductor. Si “a” es el nº de e que captura el oxidante y “b” los que pierde el reductor, sabremos que “a” moles de reductor reaccionan con “b” moles de oxidante. Se necesita conocer qué especies químicas son los productos y no sólo los reactivos.

Ejemplo: Se valoran 50 ml de una disolución de FeSO4 acidulada con H2SO4 con 30 ml de KMnO4 0,25 M.¿Cuál será la concentración del FeSO4 si el MnO4– pasa a Mn2+? Red.: MnO4– + 8 H+ + 5e–  Mn2+ + 4 H2O Oxid.: Fe2+  Fe3+ + 1e– Como el MnO4– precisa de 5e– para reducirse se multiplica por 5 la semirreacción de la oxidación V (KMnO4) x M (KMnO4) = nº moles de permanganato de potasio que han reaccionado. Como cada mol de permanganato reacciona con 5 moles de ion hierro (II) calculamos los moles de hierro que había en los 50 ml de disolución (FeSO4) = 0,75 M FeSO4

El agua oxigenada comercial es una disolución de agua oxigenada (H2O2) en agua destilada con una concentración variable: del 3 al 30%. Esta concentración se suele indicar en “volúmenes”, expresión que nos indica el volumen de oxígeno que puede desprender un volumen determinado de la disolución, así si un agua oxigenada es de 10 volúmenes quiere decir que 1litro de esa disolución tiene una cantidad de agua oxigenada tal que es capaz de desprender 10 litros de oxígeno, medidos en Condiciones Normales cuando se produce su descomposición según la reacción: 2 H2O22 H2O + O2 , donde 2 moles de agua oxigenada (34 gramos) desprenden 1mol de oxígeno gaseoso, el cual en condiciones normales ocupa 22,4 litros

KMnO4+ H2O2+ H2SO4K2SO4+ MnSO4+ O2+ H2O 2. ( MnO4- + 8 H+ + 5 e-  Mn2+ + 4 H2O) 5( H2O2 - 2 e-  O2+ 2 H+ 2 KMnO4 + 5 H2O2 + 3 H2SO4  K2SO4 + 2 MnSO4+ 5 O2 + 8 H2O La redox tiene lugar en medio ácido, por lo que se debe recordar el ácido sulfúrico que va en el erlenmeyer Se lee en la bureta la cantidad de disolución de permanganato gastado y se calcula la concentración del agua oxigenada Ajuste la reacción que tiene lugar en el proceso Determinar la concentración de la disolución inicial de agua oxigenada, expresándola como Molaridad. ¿Cuál será la concentración del agua oxigenada inicial expresada en volúmenes? ¿Qué indicador se utiliza en esta volumetría? Razone la respuesta

KMnO4+ H2O2+ H2SO4 K2SO4+ MnSO4+ O2+ H2O La redox tiene lugar en medio ácido, por lo que se debe recordar el ácido sulfúrico que va en el erlenmeyer KMnO4+ H2O2+ H2SO4 K2SO4+ MnSO4+ O2+ H2O

Volumetría redox o valoración de oxidación reducción, es decir, el procedimiento analítico en el cual utilizamos una reacción de oxidación reducción para determinar la concentración de una disolución problema. (objetivo) En este caso, veremos cómo se procede para valorar una disolución de peróxido de hidrógeno (agua oxigenada, H2O2) de concentración desconocida (en el erlenmeyer) con una disolución valorande de permanganato potásico de concentración conocida. La ventaja de utilizar permanganato potásico como valorante es que tiene un color violeta muy intenso, por lo que la disolución que está siendo valorada permanece incolora hasta que se rebasa levemente el punto de equivalencia, momento en el que toma un color rosado.

Cr2O7 2- + Fe 2+ + H +Cr+3 + Fe+3 + H2O 3.- La reacción en disolución acuosa: Cr2O7 2- + Fe 2+ + H +Cr+3 + Fe+3 + H2O Constituye el fundamento de un método volumétrico (volumetría) que permite determinar el contenido en agua de Fe2+ procedente de la disolución de un mineral de hierro. Se pregunta: A) Qué especie es el oxidante y a que se reduce. Qué especie es el reductor y a que se oxida. Indicando en cada caso si la especie pierde o gana electrones.(1 punto) B) Ajustar por el método de ión electrón la ecuación molecular que tiene lugar entre el Fe(SO4) y K2(Cr2O7) en presencia de ácido sulfúrico (H2SO4), para dar Fe2(SO4)3 , Cr2(SO4)3 y agua entre otras sustancias.(0,75 puntos) C) Si 10 mL de la disolución acuosa de Fe2+ consumen 10 mL de dicromato potásico 0,1 M ¿Cuál sería la concentración Molar de Fe2+ en esa disolución?(0,75 puntos) ) (S-08 B-6) Solución 0,6 M de Fe2+

Problema 3 de PAU 10ml de disolución 0,1 M de K2 Cr2 O7 c) Si 10 mL de la disolución acuosa de Fe2+ consumen 10 mL de dicromato potásico 0,1 M ¿Cuál sería la concentración Molar de Fe2+ en esa disolución?(0,75 puntos) ) (S-08 B-6) Solución 0,6 M de Fe2+ 10ml de disolución 0,1 M de K2 Cr2 O7 10 mL de disolución de Fe(II) ¿M?

Problema 3 de PAU 10 mL de disolución 0,1 M de K2 Cr2 O7 VolumenxMolaridad = moles de soluto K2 Cr2 O7 10 mL de disolución de Fe(II) 0.1 M Volumen.Molaridad = moles de soluto Fe2+

En estos problemas es de especial importancia leer detenidamente el enunciado porque el proceso suele ser complejo. Por ejemplo pueden producirse más de una reacción redox antes de proceder a la valoración propiamente dicha. cuando se quiere determinar la riqueza en un mineral, es frecuente empezar disolviendo la muestra antes de proceder a la valoración propiamente dicha.

10.- Se realizó una valoración (volumetría) redox para determinar la cantidad de Fe2O3 en una muestra de mineral de hierro. Se disolvieron hasta su totalidad 0,500 g de mineral en ácido clorhídrico diluido. Tras reducir el Fe3+ procedente de la disolución del mineral a Fe2+, éste se valoró en medio ácido, con permanganato de potasio 0,060M, con lo cual el Fe2+ se oxidó de nuevo a Fe3+ mientras que el MnO4 - pasó a Mn2+. La muestra de mineral requirió 7,50 mL del reactivo valorante. (a) Escribir la ecuación química correspondiente a la disolución del mineral en el ácido clorhídrico. (0,5 puntos) (b) Escribir y ajustar por el método del ion-electrón la reacción redox que tiene lugar en el transcurso de la volumetría. (1 punto) (c) Calcular el porcentaje (%) de Fe2O3 contenido en la muestra. (1 punto) Masas atómicas (u): Fe = 55,8; O = 16,0 s-02 B-5

Redox titration en el blog Ver Redox titration en el blog Electroquímica Universidad de Iowa

16.- Una muestra de 5 gramos de un objeto metálico que contiene un 68% en masa de hierro se trata con H2SO4 diluído hasta que todo el hierro contenido en la muestra se disuelve como Fe2+(ac). Para oxidar este Fe2+(ac) a Fe3+(ac), en presencia de H2SO4, se consumen 24 mL de una disolución acuosa de dicromato de potasio, K2Cr2O7, de concentración desconocida: i. Escriba y ajuste por el método del ión-electrón, en forma iónica y molecular, la reacción química que tiene lugar, sabiendo que el dicromato se reduce a Cr3+(ac). Indique la especie que actúa como reductor. (1,5 p) ii. Calcule la molaridad de la disolución acuosa de dicromato de potasio. (1punto) Masa atómica Fe = 55,85 u Junio E 2013

Resuelto en las fotocopias 17.- Para su utilización como material, el aluminio se protege de la corrosión mediante pasivado. Este proceso consiste en la oxidación del metal hasta óxido de aluminio, Al2O3, con disolución acuosa de dicromato de potasio, K2Cr2O7, en medio ácido sulfúrico, H2SO4, reacción en la que se forma Cr3+(ac): i. Escriba y ajuste por el método del ión-electrón, en forma iónica y molecular, la reacción química que tiene lugar. Indique la especie que actúa como oxidante. (1,5 puntos) ii. Calcule el volumen de disolución acuosa de agente oxidante del 15% en masa y densidad 1,124 g cm-3, que se necesita para oxidar 0,5 kg de aluminio. (1,0 punto) Datos: Masas atómicas: Al = 27 u; Cr = 52 u; K = 39,1 u; O = 16 u. Junio E 2014

Se acidulan con ácido sulfúrico 25 ml de una disolución de agua oxigenada para su posterior valoración con permanganato potásico de concentración 0,10M. Son necesarios 40 ml de permanganato potásico para alcanzar el punto final de la valoración (la disolución pasa de incolora a levemente rosada). Calcula la concentración en masa (g/l) de la solución de peróxido de hidrógeno. http://www.quimitube.com/videos/ejercicio-20-volumetria-redox- valoracion-de-agua-oxigenada-con-permanganato El primer paso consiste en averiguar cuál es la reacción redox producida y ajustarla, para, seguidamente, realizar los cálculos estequiométricos pertinentes.

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