Una muestra de hierro de masa 1,9345 g se disuelve en ácido, oxidándose a sal de hierro (II) y después se valora con permanganato de potasio 0,15 M consumiéndose 41,2 ml de este último. a) Ajustar la reacción iónica por el método del ion-electrón comentando claramente quien se oxida y se reduce, quien actúa como oxidante y quien como reductor, b) determinar los moles de hierro en la muestra, c) calcular la riqueza en hierro de la muestra.
(Masa atómica del hierro es 55,85 u).
Respuestas a la pregunta
En primer lugar debemos identificar las especies presentes, de manera de poder balancear la reacción por el método ion-electrón, para lo cual debemos tener en cuenta que:
- nos encontamos en presencia de un medio ácido (el ácido nítrico presente es indicio de esto)
- una especie se oxida (cede electrones) y otra se reduce (gana electrones). La primera es el agente reductor, mientras que la segunda es el agente oxidante
- A partir de 2 semirreacciones (una de oxidación y una de reducción), llegamos a la reacción global, que debe estar balanceada en carga y en masa
De acuerdo a lo anterior, escribamos las semirreacciones correspondientes:
a) (Fe (s) → Fe²⁺ (ac) + 2 e⁻) . 5 oxidación
(MnO₄⁻ (ac) + 5 e⁻ + 8 H⁺ (ac) → Mn²⁺(ac) + 4 H₂O (l)) . 2 reducción
El hierro se oxida (agente reductor) y el anión permanganato se reduce (agente oxidante), quedando la reacción global escrita en forma iónica de la siguiente manera:
5 Fe (s) + 2 MnO₄⁻ (ac) + 16 H⁺ (ac)→ 5 Fe²⁺ (ac) + 2 Mn²⁺(ac) + 8 H₂O (l)
b) Dado que se consumieron 41.2 ml de permanganato de potasio 0.15 M, los moles del mismo son:
1000 ml solución ----- 0.15 moles permanganato de potasio
41.2 ml solución ----- x = 6.18 . 10⁻³ moles permanganato de potasio
A su vez, cada 2 moles de permanganato de potasio, reaccionan 5 moles de hierro (debido a la estequiometría de la reacción global), por lo que:
2 moles MnO₄⁻ ------- 5 moles Fe
6.18 . 10⁻³ moles MnO₄⁻ ------ x = 0.01545 moles Fe
Hay 0.01545 moles de Fe presentes en la muestra.
c) Para determinar la riqueza de hierro en la muestra debemos calcular cuántos son los gramos presentes en los 0.01545 moles de hierro.
1 mol Fe ----- 55.85 g
0.01545 moles Fe ----- x = 0.8629 g
Como la masa total de la muestra es 1.9345 g, y la masa de hierro es 0.8629 g, podemos determinar la riqueza de hierro en la muestra:
1.9345 g ----- 100%
0.8629 g ------ x = 44.61%.
La riqueza de hierro en la muestra es del 44.61%.