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La reazione in questione è una redox in quanto il permanganato di potassio è una sostanza ossidante capace di trasformare il Fe2+ in Fe3+; a sua volta lo ione permanganato in ambiente acido si trasforma in ione Mn2+. Con queste informazioni si procede a scrivere lo schema di reazione e a bilanciarlo; trattandosi di ioni in soluzione è conveniente utilizzare il metodo ionico-elettronico.
Si calcola la quantità in moli di FeSO4 e dai rapporti molari di reazione si ricava il titolo (cioè la concentrazione) della soluzione di permanganato; con questa informazione si può risalire alla quantità in moli di permanganato contenuta nei 15,03 mL necessari a ossidare il ferro presente nel minerale.
Tenendo conto di nuovo dei rapporti di reazione si determina la quantità in moli di Fe2+ contenuta nel campione, si calcola la corrispondente massa e, infine, la percentuale.
Passando alle tappe del bilanciamento e ai calcoli si ottiene quanto segue.
Bilanciamento
MnO4- + Fe2+ → Mn2+ + Fe3+
MnO4- → Mn2+ Fe2+ → Fe3+
MnO4- → Mn2+ + 4 H2O Fe2+ → Fe3+
MnO4- + 8 H+ → Mn2+ + 4 H2O Fe2+ → Fe3+
MnO4- + 8 H+ + 5 e- → Mn2+ + 4 H2O Fe2+ → Fe3+ + e-
MnO4- + 8 H+ + 5 e- → Mn2+ + 4 H2O 5×(Fe2+ → Fe3+ + e-)
MnO4- + 5 Fe2+ + 8 H+ → Mn2+ + 5 Fe3+ + 4H2O
Titolo della soluzione di permanganato
n FeSO4 = m/mmolare = 1,722 g/151,908 g/mol = 1,134×10-2 mol = n Fe2+ in 1,722 g di FeSO4
n MnO4- = n Fe2+/5 = 1,134×10-2 mol/5 = 2,267×10-3 mol
M MnO4- = n/V = 2,267×10-3 mol/10,50×10-3 L = 0,2159 mol/L
Percentuale di ferro nel minerale
n MnO4- utilizzati per il minerale = M×V = 0,2159 mol/L×15,03×10-3 L = 3,245×10-3 mol
n Fe2+ presenti nel minerale = n MnO4- × 5 = 3,245×10-3 mol × 5 = 1,623×10-2 mol
m Fe2+ presenti nel minerale = n×mmolare Fe2+ = 1,623×10-2 mol×55,84 g/mol = 0,9060 g
%Fe = (0,9060 g/1,500 g)×100 = 60,4%
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Quanto ferro c'è in un minerale? |
