Exp. 14 Preparação do Sulfato Ferroso

Exp. 14: Preparação do Sulfato Ferroso (FeSO4.7H2O)

Lab.:49
Professor: Luiz José Mesquita
Data: 15/10/2013
Nome:
Fernando Longuini da Silva
R.A.:10.00632-0
Nome:
Murillo Luisi
R.A.: 12.01912-7
Nome:
Diego Fernandes
R.A.: 13.00005-5


× Apresentação dos Dados e Resultados

Primeiro foi separado uma massa da palha de aço e calculado a quantidade de ácido sulfúrico necessário para poder reagir com toda a palha, em seguida colocou-se os dois em um balão de fundo redondo e aqueceu até que não houvesse mais liberação de gás hidrogênio, o que mostra que todo ferro foi reagido de acordo com a reação abaixo.

Fe0s+ H2SO4 (aq.)+7H2O FeSO4.7H2O(s)+ H2(g)

Figura 1 Após aquecer o Bombril e o ácido sulfúrico formou-se uma solução com tonalidade escuraFigura 1 Após aquecer o Bombril e o ácido sulfúrico formou-se uma solução com tonalidade escura Então, o sal FeSO4.7H2O(s) precipita porém o Bombril não é 100% ferro puro, nesta solução também existem algumas impurezas presente no aço que também reagem com o ácido sulfúrico, liberando durante a reação um odor muito forte.
Figura 1 Após aquecer o Bombril e o ácido sulfúrico formou-se uma solução com tonalidade escura
Figura 1 Após aquecer o Bombril e o ácido sulfúrico formou-se uma solução com tonalidade escura
Em seguida a mistura foi filtrada removendo parte das impurezas (carvão) assim restando uma solução com um tom de verde claro (figura 2).
Após a filtração essa solução foi colocado em uma chapa elétrica (figura 3) tornando a solução super saturada, assim quando foi feito o resfriamento da solução, para manter o equilíbrio, uma grande parte dos cristais de sulfato ferroso precipitou.
Figura 3 Solução com sulfato ferroso sendo aquecida até a precipitação dos cristaisFigura 3 Solução com sulfato ferroso sendo aquecida até a precipitação dos cristaisFigura 2 Solução com tonalidade verde clara resultante da filtração contendo sulfato ferrosoFigura 2 Solução com tonalidade verde clara resultante da filtração contendo sulfato ferroso
Figura 3 Solução com sulfato ferroso sendo aquecida até a precipitação dos cristais
Figura 3 Solução com sulfato ferroso sendo aquecida até a precipitação dos cristais
Figura 2 Solução com tonalidade verde clara resultante da filtração contendo sulfato ferroso
Figura 2 Solução com tonalidade verde clara resultante da filtração contendo sulfato ferroso

Em seguida o Becker foi resfriado fazendo com que mais cristais precipitassem, já que a solubilidade em temperaturas menores diminui (figura 4). Depois adicionou etanol a solução diminuindo a solubilidade dos sais inorgânicos em água, pois reduz a polaridade do meio.
Figura 4 Após o resfriamento da solução mais cristais se acumularam no fundo do BeckerFigura 4 Após o resfriamento da solução mais cristais se acumularam no fundo do BeckerPara finalizar a última solução com etanol foi filtrada a vácuo removendo o etanol da solução, restando apenas o sulfato ferroso (figura 5).
Figura 4 Após o resfriamento da solução mais cristais se acumularam no fundo do Becker
Figura 4 Após o resfriamento da solução mais cristais se acumularam no fundo do Becker

Figura 5. Resultado final: Sulfato Ferroso após a filtração a vácuo
Massa palha de aço (g)
Molaridade H2SO4 (mol/L)
Massa Cadinho (g)
Massa Final Cadinho (g)
3,69
1,0
50,30
63,87g
Tabela 1. Informações necessárias para realização dos cálculos


Determinação da massa de H2SO4
Sabemos que o processo segue a seguinte reação:
Fe0s+ H2SO4 (aq.)+7H2O FeSO4.7H2O(s)+ H2(g)
Assim temos que:
56 gFe -----------98gH2SO4
3,69gFe-----------xgH2SO4
x= 98 . 3,6956=6,46 g de H2SO4


Cálculo do volume de H2SO4 necessário para reação
η= nV
n= mM η= mM. V

[η]= molL
n=6,46 g98 g=0,06591 mol
1 molL=0,06591 molV V=0,06591 L 65,9mL

Como não temos precisão sobre a molaridade do ácido sulfúrico, pois pode variar para mais ou menos, vamos acrescentar um volume um pouco maior para ter certeza que todo ferro seja reagido, assim VH2SO4=70,0mL


Cálculo da massa de sulfato ferroso formada
A massa do sal formado é dada pela massa final do cadinho filtrado subtraída da massa inicial do cadinho, resultando em:
mFeSO4.7H2O=63,87 g-50,30g=13, 57g de FeSO4.7H2O
Estimativa do rendimento
Para determinar o rendimento primeiramente devemos saber quantos gramas de sulfato ferroso deveria ser formado, para isso utilizamos a equação da reação
Fe0s+ H2SO4 (aq.)+7H2O FeSO4.7H2O(s)+ H2(g)

56 gFe -----------278 gFeSO4.7H2O
3,69gFe-----------y gFeSO4.7H2O
y=278 . 3,9656=18,32g
Assim temos que o rendimento (R) obtido é:
R=13,57 g18,32 g . 100=74%
Podemos determinar qual foi o erro experimental pela seguinte fórmula
%E=ValorTeórico- VExperimentalValorTeórico . 100
%E=18,32- 13,5718,32=25,93%

Podemos justificar esses erros principalmente pela composição da palha de aço, que não é 100% composta por ferro, assim temos uma quantidade menor de ferro que foi reagida com o ácido sulfúrico, entrando no site do fornecedor foi encontrado que a palha de aço é formada por 99% de Ferro, 0,15% de Carbono, 0,60% de Manganês e 0,15% de Silício, além de outras impurezas como Enxofre e Fosforo.
Outro possível erro é na mudança de recipientes, onde uma parte dos cristais podem ficar presas no recipiente antigo, formando menos massa no final.
× Questões

1. O que é liga metálica? A adição de outros elementos ao ferro pode mudar suas características físicas e químicas? Justifique

Liga metálica é um material de propriedade semelhante à dos metais e que contêm pelo menos um metal em sua composição. Há ligas formadas somente de metais e outras formadas de metais e semimetais (boro, silício, arsênio, antimônio) e de metais e não-metais (carbono, fósforo).
É interessante constatar que as ligas possuem propriedades diferentes dos elementos que as originam. Algumas propriedades são tais como: diminuição ou aumento do ponto de fusão, aumento da dureza, aumento da resistência mecânica.
2. Quais estados de oxidação do ferro são citados nos compostos que apareceram neste experimento?

Fe0s+ H2SO4 (aq.)+7H2O Fe2+SO4.7H2O(s)+ H2(g)

Os estados de oxidação do ferro que são citados nos compostos que aparecem neste experimento são Fe°, que se oxida virando Fe+2.
3. A atmosfera da Terra é altamente oxidante devido ao seu conteúdo de oxigênio. O sulfato ferroso é estável quando exposto a esta atmosfera? Justifique

O sulfato ferroso não é estável quando exposto à essa atmosfera, pois ao entrar em contato com o ar atmosférico, é oxidado pelo oxigênio, formando sulfato férrico. Portanto, o oxigênio oxida o Fe+2 do sulfato ferroso, que passa a ser Fe+3 e forma o sulfato férrico.
4. A atmosfera de hidrogênio que se obtém neste experimento é dita redutora. O que isso significa?

Como a atmosfera de hidrogênio dita neste experimento é redutora, isso significa que é uma atmosfera protetora quimicamente ativa a temperaturas elevadas, com capacidade de reduzir óxidos de metais ao seu estado metálico. Ou seja, significa que o (H2+)((H2+)SO4), com a reação, ganha um elétron (se reduz) virando H°2(g).
5. Qual efeito tem a adição de etanol à solução aquosa do sulfato ferroso? Como você explica a ocorrência de formação de precipitado neste caso?

A adição tem como objetivo diminuir a solubilidade dos sais inorgânicos em água, pelo fato de diminuir a polaridade do meio. Com essa diminuição, o sulfato ferroso perde a sua polaridade, pois o solvente passa de polar para parcialmente polar. Assim, o sulfato ferroso que antes estava dissolvido, passa a formar precipitado. Entretanto, nem todo sulfato ferroso forma precipitado, pois o solvente não se torna completamente apolar: uma parte do sulfato ferroso ainda continua dissolvido no solvente, formando uma fina camada de uma solução esverdeada no topo da solução total.



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EFB501 – Química