Uma corrente elétrica de
atravessa uma cuba eletrolítica contendo
durante 8 min e 20s. Calcule o volume de
liberados nas CNTP.
Passo 1
Beleza, vamos recapitular o que o exercício pede e de que assunto estamos falando.
Enunciado: “Uma corrente elétrica de 19,3 A atravessa uma cuba eletrolítica com H₂SO₄(aq) durante 8 min 20 s. Calcule o volume de O₂(g) liberado nas CNTP.”
Isso é um problema de Eletrólise (Eletroquímica). Para resolver, vamos precisar de:
Enunciado: “Uma corrente elétrica de 19,3 A atravessa uma cuba eletrolítica com H₂SO₄(aq) durante 8 min 20 s. Calcule o volume de O₂(g) liberado nas CNTP.”
Isso é um problema de Eletrólise (Eletroquímica). Para resolver, vamos precisar de:
- A relação carga elétrica → quantidade de mols de elétrons: Q = I·t e a constante de Faraday, F = 9,65×10⁴ C/mol e⁻.
- A reação de formação do O₂ no ânodo:
2 H₂O → O₂ + 4 H⁺ + 4 e⁻ - A estequiometria entre elétrons e O₂ (4 e⁻ → 1 mol de O₂).
- O volume molar do gás nas CNTP: 22,4 L/mol.
Passo 2
Primeiro transformamos o tempo em segundos e calculamos a carga total Q.
t = 8 min 20 s = 8×60 + 20 = 500 s
Q = I·t = 19,3 A × 500 s = 9 650 C
t = 8 min 20 s = 8×60 + 20 = 500 s
Q = I·t = 19,3 A × 500 s = 9 650 C
Passo 3
Agora vemos quantos mols de elétrons passaram pela cuba.
Usamos F = 9,65×10⁴ C/mol e⁻, então
nₑ₋ = Q / F = 9 650 C / (9,65×10⁴ C/mol) = 0,10 mol e⁻
Usamos F = 9,65×10⁴ C/mol e⁻, então
nₑ₋ = Q / F = 9 650 C / (9,65×10⁴ C/mol) = 0,10 mol e⁻
Passo 4
Da reação no ânodo, 4 e⁻ formam 1 mol de O₂. Logo, o número de mols de O₂ é:
n(O₂) = nₑ₋ / 4 = 0,10 mol e⁻ / 4 = 0,025 mol O₂
n(O₂) = nₑ₋ / 4 = 0,10 mol e⁻ / 4 = 0,025 mol O₂
Passo 5
Por fim, calculamos o volume desse O₂ a CNTP. Como 1 mol de gás ocupa 22,4 L, então:
V(O₂) = n(O₂) × 22,4 L/mol = 0,025 mol × 22,4 L/mol = 0,56 L
V(O₂) = n(O₂) × 22,4 L/mol = 0,025 mol × 22,4 L/mol = 0,56 L
Resposta
O volume de O₂ liberado nas CNTP é 0,56 L.