Durante 20,0 \mathrm{~min} uma solução aquosa de NaCl de 250 mL foi eletrolisada com uma corrente de 2,00 \mathrm{~A}. A eletrólise foi realizada de tal maneira que o \mathrm{Cl}_{2} formado não reagisse com os demais produtos eletrólise. Após o procedimento a solução foi titulada com HCl 0,620 \mathrm{~mol} \mathrm{~L}^{-1}. Que volume de HCl foi necessário para neutralizar a solução? R. 0,04 \mathrm{~L}

Passo 1

O enunciado diz que eletrolisamos 250\text{ mL} de solução aquosa de NaCl com corrente de 2,00\text{ A} durante 20,0\text{ min}. No cátodo a água se reduz liberando \ce{OH-}, e no ânodo o cloro sai como \ce{Cl2} gasoso. Depois titula-se a solução resultante com HCl 0,620\text{ mol\cdotL}^{-1} para neutralizar o \ce{OH-}. Precisamos calcular o volume de HCl necessário. O conteúdo aqui envolve: cálculo de carga elétrica, moles de elétrons, conversão para moles de \ce{OH-} e titulação ácido-base.

Passo 2

Calculamos a carga elétrica total que passou pela solução:
t = 20,0\text{ min} = 20,0 \times 60 = 1200\text{ s},
Q = I\,t = 2,00\text{ A}\times 1200\text{ s} = 2400\text{ C}.

Passo 3

Convertendo carga em moles de elétrons pela relação
n_{e^-} = \frac{Q}{F} = \frac{2400}{96485}\approx 0,0249\text{ mol de }e^-.

Passo 4

Na redução da água ocorre
2\,\ce{H2O} + 2\,e^- \longrightarrow \ce{H2} + 2\,\ce{OH-},
ou seja, cada elétron gera um íon \ce{OH-}. Logo
n_{\ce{OH-}} = n_{e^-} \approx 0,0249\text{ mol}.
Para neutralizar usamos
\ce{H+} + \ce{OH-} \longrightarrow \ce{H2O},
então n_{HCl}=n_{\ce{OH-}}=0,0249 mol.

Passo 5

O volume de HCl é dado por
V = \frac{n_{HCl}}{C} = \frac{0,0249\text{ mol}}{0,620\text{ mol\cdotL}^{-1}}\approx 0,0401\text{ L}.
Arredondando para duas casas significativas, V\approx0,040 L.

Resposta

0,040\text{ L}

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