O cobre é uma substância muito cara e, portanto, justifica-se seu reaproveitamento a partir de materiais metálicos, usando um processo eletrolítico. Nesses processos de eletrorrefino, o ânodo é o material impuro contendo cobre; o cobre oxidado no ânodo é depositado no cátodo, livre de impurezas. Calcule o rendimento de um processo de eletrorrefino de cobre sabendo que após 6,00 horas de operação a uma corrente de
, a massa do cátodo aumentou
. (dados:
)
Semi-reação de redução:
Semi-reação de redução:
Passo 1
Beleza, aqui o exercício pede pra gente descobrir o rendimento (eficiência) de um processo de eletrorrefino de cobre. A gente sabe que, depois de 6,00 h passando uma corrente de 2,40 A, o cátodo ganhou 15,3 g de cobre.
Conteúdo: eletroquímica, mais precisamente a Lei de Faraday.
O que vamos precisar:
Conteúdo: eletroquímica, mais precisamente a Lei de Faraday.
O que vamos precisar:
- Calcular a carga elétrica total que passou (Q = I·t)
- Usar a constante de Faraday (F = 96500 C/mol e⁻)
- Levar em conta que pra depositar 1 mol de Cu²⁺ a gente precisa de 2 mol de elétrons (semi‐reação dada)
- Depois comparar a massa teórica com a massa real pra achar o rendimento
Passo 2
Primeiro, calcula a carga elétrica total Q que passou pelo eletrólito.
Temos:
I = 2,40 A
t = 6,00 h = 6,00×3600 s = 21600 s
Logo:
Temos:
I = 2,40 A
t = 6,00 h = 6,00×3600 s = 21600 s
Logo:
Passo 3
Agora, transforma essa carga em mol de elétrons usando a constante de Faraday:
Passo 4
Pela reação de redução dada:
cada mol de Cu exige 2 mol de elétrons. Então os mols de cobre teoricamente depositados são:
Passo 5
Converte isso em massa teórica de cobre (usando
):
Passo 6
Finalmente, o rendimento é a massa real dividida pela massa teórica, vezes 100%:
Resposta
O rendimento do processo de eletrorrefino de cobre é de aproximadamente 89,6 %.