Exercícios Resolvidos de Eletrólise Ígnea

IQSC – USP. Lista de Exercícios de Eletrólise. Questão 14.

Quantos gramas de N a e C l 2 seriam produzidos se uma corrente de 25 A fosse aplicada durante 8 horas?

Passo 1

O enunciado não deixa claro se a eletrólise é ígnea. Mas, vamos considerar que sim.

Nesse caso, teremos N a C l fundido. Ao aplicar uma corrente o N a + vai pro cátodo (onde ocorre a redução) e o C l - vai pro ânodo, onde ocorre a oxidação.

Portanto, no catodo vamos ter a formação de N a ( s ) , o sódio metálico, segundo:

c á t o d o :       N a + + 1 e - → N a ( s )

Já no ânodo, teremos produção de C l 2 ( g ) , o gás cloro:

â n o d o :       2 C l - → C l 2 + 2 e -

Para a reação global, precisamos multiplicar a primeira Semirreação por dois:

2 N a + + 2 e - → 2 N a s

2 C l - → C l 2 ( g ) + 2 e -

r e a ç ã o   g l o b a l :       2 N a + + 2 C l - → 2 N a ( s ) + C l 2

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Passo 2

Hora de fazer contas.

Com uma corente de 25 A durante 8 horas (28800 s), vamos ter uma carga elétrica de:

Q = i   .   t = 25   .   28800 = 7,2 . 10 5   C

Pra transportar essa carga, segundo a constante de Faraday, vamos precisar de n mols de elétrons, calculados por:

n = Q F = 7,2 . 10 5   C 96495 C m o l = 7,46   m o l

Já sabemos que 7,46 mols de elétrons estão envolvidos na eletrólise.

Passo 3

Pela reação de redução do sódio, vemos que cada mol de elétrons produz um mol de sódio metálico.

n N a ( s ) = 7,46   m o l

Já pela reação de oxidação do cloro, pra cada dois mols de elétrons temos a produção de um mol de gás cloro.

n C l 2 ( g ) = 3,73   m o l

Sabendo que a M M N a = 22,99 g/mol e a M M C l = 35,45 g/mol (dados da tabela periódica).

M M N a ( s ) = M M N a = 22,99   g / m o l  

M M C l 2 ( g ) = 2   .   M M C l = 2   .   35,45 = 70,9   g / m o l

E a massa de sódio metálico e gás cloro produzidos pode ser calculado por:

m N a s = n N a s   .   M M N a s = 7,46   .   22,99 = 171,5   g

m C l 2 g = n C l 2 g   .   M M C l 2 g = 3,73   .   70,9 = 264,5   g

Resposta

m N a s = 171,5   g

m C l 2 g = 264,5   g

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