Esercizio con gli equivalenti
Esercizio con gli equivalenti in procedimenti analitici con più reazioni
Si analizza un acciaio per determinare il contenuto in manganese.
3,1284 g di acciaio vengono disciolti con un opportuno reattivo e lo ione Mn2+ che si viene a formare viene successivamente ossidato a MnO2 (biossido di manganese).
Quest'ultimo viene filtrato e fatto reagire con 25,00 mL di una soluzione 0,12 N di FeSO4.
L'eccesso di ione Fe2+ viene titolato con 20,00 mL di una soluzione 0,095 N di KMnO4.
Si determini la percentuale di Mn nell'acciaio.
Svolgimento
Determiniamo il numero di equivalenti di FeSO4 aggiunti moltiplicando la normalità per il volume in litri:
eq (FeSO4)aggiunti = N · V = 0,12 eq/L · 0,025 L = 3,0 · 10-3 eq
Determiniamo il numero di equivalenti di KMnO4 utilizzati per titolare FeSO4 in eccesso:
eq (KMnO4) = N · V = 0,095 eq/L · 0,020 L = 1,9 · 10-3 eq
Il numero di equivalenti di FeSO4 che hanno reagito con MnO2 secondo la reazione (non bilanciata)
MnO2 + Fe2+ → Mn2+ + Fe3+
sono pari alla differenza tra il numero di equivalenti di FeSO4 aggiunti e il numero di equivalenti di KMnO4 utilizzati per titolare FeSO4 in eccesso. Ovvero:
eq (FeSO4)reagiti = eq (FeSO4)aggiunti - eq (KMnO4)
eq (FeSO4)reagiti = 3,0 · 10-3 - 1,9 · 10-3 = 1,1 · 10-3 eq
Ma gli equivalenti di FeSO4 reagiti con MnO2 sono uguali agli equivalenti di MnO2. Per cui:
eq MnO2 = 1,1 · 10-3 eq
Per determinare i grammi di MnO2 nell'acciaio, dagli equivalenti di MnO2 risaliamo alle moli.
Nella semireazione
MnO2 → Mn2+
Z vale 2 eq/mol, per cui:
n (MnO2) = eq(MnO2) / Z = 1,1 · 10-3 / 2 = 5,5 · 10-4 mol di MnO2
Dato che mol MnO2 = mol Mn, si ha che la massa di Mn nel campione iniziale è:
g (Mn) = n · Mm = 5,5 · 10-4 mol · 54,94 g/mol = 0,0302 g
Calcoliamo infine la % di manganese nell'acciaio:
0,0302 : 3,1284 = X : 100
Da cui:
X = (0,0302 · 100 / 3,1284) = 0,965%
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