Duas cubas eletrolíticas dotadas de eletrodos inertes, ligados em série, contêm respectivamente solução aquosa de AgNO3 e solução aquosa de KI. Certa quantidade de eletricidade acarreta a deposição de 108 g de prata na primeira cuba. Em relação às quantidades e à natureza das substâncias liberadas, respectivamente, no catodo e no anodo da segunda, pode-se dizer:
a)
(CNTP) de
e
(CNTP) de
.
b)
(CNTP) de
e
de
.
c)
(CNTP) de
e 127 g de
.
d)
(CNTP) de
e 127 g de
.
a)
b)
c)
d)
Passo 1
O enunciado dá as seguintes informações e perguntas:
- Duas cubas eletrolíticas com eletrodos inertes estão ligadas em série.
- A primeira contém solução aquosa de AgNO
e, certa quantidade de eletricidade, depositou de prata ( ). - A segunda contém solução aquosa de KI; queremos saber quais substâncias e em que quantidades são liberadas no catodo e no anodo dessa segunda cuba.
As alternativas são (a), (b), (c) e (d) dadas no enunciado; temos que identificar qual descreve corretamente o que ocorre na segunda cuba.
Passo 2
Conceito importante (que vou usar): quando duas cubas estão em série a mesma quantidade de carga elétrica percorre ambas. Portanto a quantidade de elétrons (em mols) transferida na primeira cuba é igual à quantidade transferida na segunda. Vamos calcular quantos mols de elétrons foram usados na primeira cuba a partir da prata depositada.
Massa atômica aproximada: . Logo o número de mols de prata depositada é
Massa atômica aproximada:
Passo 3
Reação de redução que forma prata na primeira cuba:
Essa equação mostra que 1 mol de
consome 1 mol de elétrons. Portanto a carga que passou corresponde a
de elétrons (ou 1 Faraday). Conclusão: na segunda cuba também foram transferidos
de elétrons.
Passo 4
Agora o catodo da segunda cuba (solução de KI): quais reduções possíveis? Em solução aquosa, os possíveis cátions a reduzir são
(formaria K metálico) ou a água (formando
). Na prática, reduzir
é muito mais difícil (potencial mais negativo) do que reduzir água, então a reação que ocorre é a redução da água, produzindo hidrogênio:
Interpretação da estequiometria:
elétrons produzem
mol de
. Com
de elétrons temos
Usando o volume molar nas condições normais (CNTP)
de gás ocupa
, o volume de
produzido é
Passo 5
No anodo da segunda cuba (solução de KI) as oxidações possíveis são oxidar
a
ou oxidar água formando
. Ions iodeto são muito mais facilmente oxidados do que água, então a oxidação principal é
Da estequiometria vemos que
elétrons formam
mol de
. Com
de elétrons formam-se
Massa molar do iodo molecular:
tem massa molar
. Logo a massa de
produzida é
Passo 6
Resumo dos cálculos: no catodo da segunda cuba obtém-se
(CNTP) de
; no anodo obtém-se
de
. Comparando com as alternativas do enunciado, a que corresponde a esses resultados é a alternativa (c).
Resposta
c)
(CNTP) de
e
de
.