Calcule a massa em gramas de Alumínio produzida em
pela eletrólise de
fundido se a corrente elétrica é
.
Passo 1
O enunciado pede a massa de alumínio produzida por eletrólise de
fundido em
quando a corrente é
.\n
Dados fornecidos (vou listar tudo explicitamente):
Dados fornecidos (vou listar tudo explicitamente):
A reação de redução que forma alumínio envolve três elétrons por átomo de alumínio (esta informação vem da estequiometria do íon
):
O que nos pedem: calcular a massa de
produzida (em gramas) ao final do intervalo de tempo dado.
Passo 2
Explicação do método (fórmula e conceitos) — vamos com calma, passo a passo, como se eu estivesse te explicando na prova.\n
Princípio usado: a quantidade de carga elétrica que passa pela célula (coulombs) determina quantos mols de elétrons foram transferidos; daí, pela estequiometria, determinamos quantos mols de são formados e, finalmente, a massa.\n
Fórmulas-chave:
Princípio usado: a quantidade de carga elétrica que passa pela célula (coulombs) determina quantos mols de elétrons foram transferidos; daí, pela estequiometria, determinamos quantos mols de
Fórmulas-chave:
onde
é a carga elétrica em coulombs (
),
é a corrente em ampères (
) e
é o tempo em segundos (
).\n
A constante de Faraday relaciona carga com mol de elétrons:
A constante de Faraday relaciona carga com mol de elétrons:
ou seja,
mol de elétrons carrega
.\n
Moles de elétrons transferidos:
Moles de elétrons transferidos:
Pela reação, são necessários
elétrons para formar
átomo (mol) de alumínio, logo:
Finalmente, massa de alumínio:
onde
é a massa molar do alumínio; usamos
.\n
Resumo: calcule , depois
, depois
, e por fim
. Fácil de seguir na prova.
Resumo: calcule
Passo 3
Calcular a carga elétrica total que passou (
). Usando
:
Unidades conferem:
.
Passo 4
Calcular os mols de elétrons transferidos:
Expliquei: dividimos a carga total pela carga por mol de elétrons (constante de Faraday) para obter mols de elétrons.
Passo 5
Converter mols de elétrons em mols de alumínio usando a estequiometria (
elétrons por
):
Interpretação prática: para cada 3 mols de elétrons você forma 1 mol de alumínio.
Passo 6
Calcular a massa de alumínio formada usando a massa molar:
Arredondando com base nas algarismos significativos dos dados (
e
têm 3 algarismos significativos), expressamos o resultado com três algarismos significativos: