Uma amostra foi analisada pelo método de Karl Fischer coulométrico. Durante a titulação, foram consumidos 10,7 C de carga elétrica para gerar o iodo necessário à reação. Determine a massa de água presente na amostra.

No Karl Fischer coulométrico, o iodo ($I_2$) é gerado eletroquimicamente. Pela Lei de Faraday:

1. Mols de elétrons transferidos

$$n(e^-) = \frac{Q}{F} = \frac{10{,}7\,\text{C}}{96485\,\text{C·mol}^{-1}} \approx 1{,}109\times 10^{-4}\,\text{mol}$$

2. Relação entre elétrons e iodo gerado A oxidação de iodeto para iodo no ânodo é:

$$2 I^- \rightarrow I_2 + 2 e^-$$

Logo, para cada 1 mol de $I_2$ gerado, passam 2 mol de elétrons:

$$n(I_2)=\frac{n(e^-)}{2}\approx \frac{1{,}109\times 10^{-4}}{2}=5{,}546\times 10^{-5}\,\text{mol}$$

3. Estequiometria com a água Na reação de Karl Fischer, 1 mol de $I_2$ reage com 1 mol de $H_2O$, portanto:

$$n(H_2O)=n(I_2)\approx 5{,}546\times 10^{-5}\,\text{mol}$$

4. Massa de água

$$m(H_2O)=n\cdot M = (5{,}546\times 10^{-5})\cdot (18{,}015\,\text{g·mol}^{-1}) \approx 9{,}99\times 10^{-4}\,\text{g}$$ $$9{,}99\times 10^{-4}\,\text{g} = 0{,}999\,\text{mg} \approx 1{,}00\,\text{mg}$$

Conclusão: a amostra contém cerca de $1{,}00\,\text{mg}$ de água.

Alternativa correta: A massa de água presente na amostra é aproximadamente $1{,}00\,\text{mg}$.