PAU Química 2018 · Setembre · Sèrie 3 · Exercici 2

2. En la indústria farmacèutica sovint és necessari efectuar l’anàlisi de determinats metalls. Per exemple, per a determinar quantitativament el ferro que conté un com­ primit multivitamínic, es dissol aquest comprimit en àcid i es duu a terme la valoració de l’ió Fe2+ emprant una solució de permanganat de potassi (KMnO4) de concentració coneguda. La reacció de valoració és la següent: 5 Fe2+(aq) + MnO4 –(aq) + 8 H+(aq) → 5 Fe3+(aq) + Mn2+(aq) + 4 H2O(l) a) Justifiqueu que aquesta reacció de valoració és una reacció redox, i que és espontà­ nia en condicions estàndard i a 25 °C. Indiqueu, raonadament, quin dels reactius és l’oxidant. [1 punt] b) Al laboratori dissolem un comprimit multivitamínic de massa 105,0 mg en un matràs d’Erlenmeyer amb una mica d’àcid. Valorem aquesta solució amb KMnO4 0,0108 m, i en necessitem 30,1 mL perquè la solució passi d’incolora a lila (punt final de la valo­ ració). Calculeu el percentatge en massa de ferro en el comprimit. [1 punt] Dades:  Massa atòmica relativa: Fe = 55,8. Potencials estàndard de reducció a 25 °C: E°(MnO4 –/Mn2+) = 1,51 V; E°(Fe3+/Fe2+) = 0,77 V.

Pregunta 2a Reacció de valoració: 5 Fe2+(aq) + MnO4 -(aq) + 8 H+(aq) → 5 Fe3+(aq) + Mn2+(aq) + 4 H2O(l) Justificació que es tracta d’una reacció redox [0,4 p] Raonament 1 Nombres d’oxidació: Fe2+ Reactius: Fe: nombre d’oxidació = +2 - MnO4 Mn: nombre d’oxidació = +7 Fe3+ Productes: Fe: nombre d’oxidació = + 3 Mn2+ Mn: nombre d’oxidació = +2 L’àtom de Fe augmenta de nombre d’oxidació (+2 a +3): s’oxida. L’àtom de Mn disminueix de nombre d’oxidació (+7 a +2): es redueix.  És una reacció redox, ja que una espècie s’oxida i una altra es redueix. Raonament 2 Escrivim les semireaccions: Fe2+  Fe3+ + 1 e- - + 8 H+ + 5 e-  2 Mn2+ + 4 H2O MnO4  És una reacció redox ja que es produeix una transferència d’electrons. Justificació de l’espontaneïtat de la reacció [0,4 p] Raonament 1 La reacció redox serà espontània si la força electromotriu és positiva: Eo >0 Eo = Eo CÀTODE – Eo ÀNODE = Eo - / Mn2+) – Eo (Fe3+ / Fe2+) = (MnO4 Eo = (1,51) – (0,77) = 0,74 V Eo > 0  Reacció espontània Raonament 2 […]