O cloro e a soda cáustica, importantes matérias-primas industriais, são produzidos por eletrólise de solução aquosa de cloreto de sódio, segundo a reação:
2 \mathrm{NaCl}_{(\mathrm{aq})}+2 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{(1)} \rightarrow 2 \mathrm{NaOH}_{(\mathrm{aq})}+\mathrm{H}_{2(\mathrm{q})}+\mathrm{Cl}_{2(\mathrm{~g})}
Consultando a Tabela de potenciais de eletrodos e levando em que conta que a reação acontece em meio básico, determine qual a fem mínima externa para efetuar a eletrólise do NaCl .

Passo 1

O enunciado descreve a eletrólise de solução aquosa de NaCl em meio básico segundo a reação global
2\,\mathrm{NaCl}_{(\mathrm{aq})} + 2\,\mathrm{H}_2\mathrm{O}_{(\ell)} \longrightarrow 2\,\mathrm{NaOH}_{(\mathrm{aq})} + \mathrm{H}_{2(\mathrm{g})} + \mathrm{Cl}_{2(\mathrm{g})}.
Queremos a força eletromotriz externa mínima que faça essa reação ocorrer. Para isso, vamos usar os potenciais-padrão dos eletrodos no meio básico e aplicar a fórmula
E_{\text{mín}} = E_{\text{ânodo}} - E_{\text{cátodo}}.íâá

Passo 2

Identificamos os semirreagentes e seus potenciais-padrão em meio básico (concentrações unitárias e pressão 1 atm):
Ânodo (oxidação de cloreto):
2\,\mathrm{Cl}^- \longrightarrow \mathrm{Cl}_2 + 2\,e^-\,,\quad E^\circ_{\mathrm{Cl}_2/\mathrm{Cl}^-}=+1{,}358\;\mathrm{V}.
Cátodo (redução de água a hidrogênio):
2\,\mathrm{H}_2\mathrm{O} + 2\,e^- \longrightarrow \mathrm{H}_2 + 2\,\mathrm{OH}^-, \quad E^\circ_{\mathrm{H}_2\mathrm{O}/\mathrm{H}_2}=-0{,}828\;\mathrm{V}.

Passo 3

Em meio básico com [\\ ext{OH}^-]=1\;\mathrm{M}, não há desvio em relação ao potencial-padrão dos dois eletrodos:
E_{\text{ânodo}}=+1{,}358\;\mathrm{V}, \qquad E_{\text{cátodo}}=-0{,}828\;\mathrm{V}.âá

Passo 4

A força mínima externa requerida é
E_{\text{mín}}=E_{\text{ânodo}} - E_{\text{cátodo}} =1{,}358 - (-0{,}828) =2{,}186\;\mathrm{V}.íâá

Resposta

A fem mínima externa necessária é aproximadamente 2{,}19\;\mathrm{V}.

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