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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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