EFB501 – Química

Exp. 14: Preparação do SulfatoFerroso (FeSO4.7H2O)

Lab.:49 Professor: Luiz José Mesquita

Data: 15/10/2013

Nome: Fernando Longuini da Silva R.A.:10.00632-0Nome: Murillo Luisi R.A.: 12.01912-7Nome: Diego Fernandes R.A.: 13.00005-5

× Apresentação dos Dados e Resultados

Primeiro foi separado uma massa da palha de aço e calculadoa quantidade de ácido sulfúrico necessário para poder reagir comtoda a palha, em seguida colocou-se os dois em um balão de fundoredondo e aqueceu até que não houvesse mais liberação de gáshidrogênio, o que mostra que todo ferro foi reagido de acordocom a reação abaixo.

Fe0(s )+H2SO4 (aq.)+7H2O→FeSO4.7H2O(s)

+H2(g)

Então, o sal FeSO4.7H2O(s) precipita porém o Bombril não é100% ferro puro, nesta solução também existem algumas impurezas

1Figura 1 Após aquecer o Bombril e o ácido sulfúrico formou-se uma solução com tonalidade escura

EFB501 – Química

presente no aço que também reagem com o ácido sulfúrico,liberando durante a reação um odor muito forte.

Em seguida a mistura foi filtrada removendo parte dasimpurezas (carvão) assim restando uma solução com um tom deverde claro (figura 2).

Após a filtração essa solução foi colocado em uma chapaelétrica (figura 3) tornando a solução super saturada, assimquando foi feito o resfriamento da solução, para manter oequilíbrio, uma grande parte dos cristais de sulfato ferrosoprecipitou.

2

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

EFB501 – Química

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.

Para finalizar a última solução com etanol foi filtrada a vácuo removendo o etanol da solução, restando apenas o sulfato

ferroso (figura 5).

3

Figura 4 Após o resfriamento da solução mais cristais se acumularam no fundo do Becker

EFB501 – Química

Figura 5. Resultado final: Sulfato Ferroso após a filtração a vácuo

Massa palha deaço (g)

Molaridade H2SO4

(mol/L)Massa

Cadinho (g)Massa FinalCadinho (g)

3,69 1,0 50,30 63,87gTabela 1. Informações necessárias para realização dos cálculos

Determinação da massa de H2SO4

Sabemos que o processo segue a seguinte reação:

Fe0(s )+H2SO4 (aq.)+7H2O→FeSO4.7H2O(s)

+H2(g)

Assim temos que:

56gFe−−−−−−−−−−−98gH2SO4

3,69gFe−−−−−−−−−−−xgH2SO4

∴x=98.3,69

56=6,46gdeH2SO4

4

EFB501 – Química

Cálculo do volume de H2SO4 necessário para reação

η=nV

n=mM⇒η=

mM.V

[η]=molL

n=6,46g98g

=0,06591mol1 molL

=0,06591molV

∴V=0,06591L≈65,9mL

Como não temos precisão sobre a molaridade do ácidosulfúrico, pois pode variar para mais ou menos, vamosacrescentar um volume um pouco maior para ter certeza que todoferro 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=63,87g−50,30g=13,57gdeFeSO4.7H2O

Estimativa do rendimento

Para determinar o rendimento primeiramente devemos saberquantos gramas de sulfato ferroso deveria ser formado, para issoutilizamos a equação da reação

Fe0(s )+H2SO4 (aq.)+7H2O→FeSO4.7H2O(s)

+H2(g)

56gFe−−−−−−−−−−−278gFeS O4.7H2O

3,69gFe−−−−−−−−−−−ygFeS O4.7H2O

5

EFB501 – Química

∴y=278.3,96

56=18,32g

Assim temos que o rendimento (R) obtido é:

R=13,57g18,32g

.100=74%

Podemos determinar qual foi o erro experimental pela seguinte fórmula

%E=ValorTeórico−VExperimental

ValorTeórico.100⇒ %E=18,32−13,57

18,32=25,93%

Podemos justificar esses erros principalmente pelacomposição da palha de aço, que não é 100% composta por ferro,assim temos uma quantidade menor de ferro que foi reagida com oácido sulfúrico, entrando no site do fornecedor foi encontradoque 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 impurezascomo Enxofre e Fosforo.

Outro possível erro é na mudança de recipientes, onde umaparte 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 mudarsuas características físicas e químicas? Justifique

Liga metálica é um material de propriedade semelhante à dosmetais e que contêm pelo menos um metal em sua composição. Háligas formadas somente de metais e outras formadas de metais esemimetais (boro, silício, arsênio, antimônio) e de metais enão-metais (carbono, fósforo).

É interessante constatar que as ligas possuem propriedadesdiferentes dos elementos que as originam. Algumas propriedadessão tais como: diminuição ou aumento do ponto de fusão, aumentoda dureza, aumento da resistência mecânica.

6

EFB501 – Química

2. Quais estados de oxidação do ferro são citados nos compostos queapareceram neste experimento?

Fe0(s )+H2SO4 (aq.)+7H2O→Fe2+¿ SO4.7H2O(s)+H2( g)¿

Os estados de oxidação do ferro que são citados noscompostos que aparecem neste experimento são Fe°, que se oxidavirando Fe+2.

3. A atmosfera da Terra é altamente oxidante devido ao seu conteúdo deoxigênio. O sulfato ferroso é estável quando exposto a esta atmosfera?Justifique

O sulfato ferroso não é estável quando exposto à essaatmosfera, pois ao entrar em contato com o ar atmosférico, éoxidado pelo oxigênio, formando sulfato férrico. Portanto, ooxigênio oxida o Fe+2 do sulfato ferroso, que passa a ser Fe+3 eforma 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 éredutora, isso significa que é uma atmosfera protetoraquimicamente ativa a temperaturas elevadas, com capacidade dereduzir 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 saisinorgânicos 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, osulfato ferroso que antes estava dissolvido, passa a formarprecipitado. Entretanto, nem todo sulfato ferroso formaprecipitado, pois o solvente não se torna completamente apolar:uma parte do sulfato ferroso ainda continua dissolvido no

7

EFB501 – Química

solvente, formando uma fina camada de uma solução esverdeada notopo da solução total.

8