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}_{(\mathrm{l})} \rightarrow 2 \mathrm{NaOH}_{(\mathrm{aq})}+\mathrm{H}_{2(\mathrm{~g})}+\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, cuja reação global é
2\mathrm{NaCl}_{(\mathrm{aq})}+2\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(\ell)}\rightarrow 2\mathrm{NaOH}_{(\mathrm{aq})}+\mathrm{H}_{2(\mathrm{g})}+\mathrm{Cl}_{2(\mathrm{g})}.
Para determinar a fem mínima externa precisamos identificar as semirreações que ocorrem no cátodo e no ânodo e usar seus potenciais-padrão em meio básico.

Passo 2

No cátodo ocorre redução da água a gás hidrogênio e íons hidróxido:
\text{(cátodo)}\quad 2\,\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}+2\,\mathrm{e}^-\rightarrow \mathrm{H}_{2}+2\,\mathrm{OH}^-.á
No ânodo ocorre oxidação do íon cloreto a gás cloro:
\text{(ânodo)}\quad 2\,\mathrm{Cl}^-\rightarrow \mathrm{Cl}_{2}+2\,\mathrm{e}^-.â

Passo 3

Consultando a tabela de potenciais-padrão em meio básico, temos:
E^\circ_{\mathrm{red}}\bigl(\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}/\mathrm{H}_{2},\mathrm{OH}^-\bigr) = -0,83\text{ V},
E^\circ_{\mathrm{red}}\bigl(\mathrm{Cl}_{2}/\mathrm{Cl}^-\bigr) = +1,36\text{ V}.
Para o ânodo, como é oxidação, o potencial de oxidação é o negativo do potencial de redução, mas no cálculo do valor da fem basta usar a diferença entre os dois potenciais-padrão de redução.

Passo 4

A fem mínima externa é dada por
E_{\text{mín}} = E^\circ_{\mathrm{red}}(\text{ânodo}) - E^\circ_{\mathrm{red}}(\text{cátodo}) = 1,36 - (-0,83) = 2,19\text{ V}.íâá

Resposta

\,2,19\,\mathrm{V}

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