de uma amostra contendo chumbo foi dissolvida e o chumbo depositado anodicamente sob a forma de
. Foi usada uma corrente constante de 400 mA e a massa de
obtida foi
. Calcular: (a) a
de chumbo na amostra; (b) quantos minutos foram gastos na deposição de
?
R: (a) 26,75%; (b) 6 min e 13,8 s
Passo 1
O enunciado fornece uma amostra de massa
que contém chumbo; a amostra foi dissolvida e o chumbo depositado anodicamente como
segundo a reação
Foram usados os seguintes dados experimentais:
- massa de
obtida: (ou ); - corrente constante aplicada:
(ou ); - massa inicial da amostra:
.
O enunciado pede:
(a) a porcentagem em massa de chumbo na amostra;
(b) o tempo gasto (em minutos e segundos) para depositar o .
(a) a porcentagem em massa de chumbo na amostra;
(b) o tempo gasto (em minutos e segundos) para depositar o
Vou usar as informações acima (incluindo a massa de
e a estequiometria da reação) para calcular (a) e (b).
Passo 2
Entendimento da relação estequiométrica e das massas molares necessárias.
Explicação didática (fórmulas e o que cada símbolo representa):
- A reação mostra que 1 mol de
dá 1 mol de . Logo, o número de mols de formados é igual ao número de mols de Pb depositado. - Para passar de moles para massa usamos a massa molar: massa
número de mols massa molar. - Massas molares usadas (valores atômicos aproximados padrão):
- massa atômica do Pb:
, - massa atômica do O:
.
- massa atômica do Pb:
- Molaridade de
(massa molar):
Passo 3
Calcular o número de mols de
formado a partir da massa obtida.
Dados:
- massa de
: , - massa molar de
: .
Cálculo dos mols:
Faço a divisão passo a passo:
cabe aproximadamente
vezes em
. Logo
Passo 4
Calcular a massa de chumbo (
) depositada — que corresponde aos mols de
formados multiplicados pela massa molar do Pb.
Fórmula:
Substituindo os valores:
Multiplicando:
Portanto, a massa de Pb depositada é aproximadamente
.
Passo 5
Calcular a porcentagem em massa de Pb na amostra.
Fórmula:
Substituindo:
Interpretação: isso significa que
da amostra é Pb.
Passo 6
Agora calcular o tempo de deposição usando a corrente elétrica.
Conceitos e fórmulas importantes:
- Cada mol de
formado exige elétrons segundo a reação (há no produto à direita). Portanto, o número de mols de elétrons transferidos é
- A carga elétrica necessária
(em coulombs) é dada por
onde
é a constante de Faraday,
(a carga elétrica de 1 mol de elétrons).
- O tempo
(em segundos) é a carga dividida pela corrente:
Passo 7
Calcular o número de mols de elétrons, a carga total e o tempo.
Usando
:
Carga total:
Tempo com corrente
:
Converter segundos em minutos e segundos:
Portanto, o tempo gasto é aproximadamente
minutos e
segundos (arredondando,
). (O enunciado fornece uma resposta muito próxima:
; diferenças muito pequenas vêm de arredondamentos e das constantes usadas.)
Resposta
(a)
(b)
(b)