Durante a eletrólise de uma solução de sulfato de cobre, a reação abaixo ocorre no ânodo:
Se uma corrente constante de 2,40 A for utilizada na eletrólise dessa solução, durante 1 h, qual será o volume de oxigênio produzido, a
e 1 atm, considerando comportamento ideal para
?
Passo 1
Beleza, vamos lá! A questão fala sobre eletrólise de uma solução de sulfato de cobre. Durante esse processo, no ânodo, ocorre a reação:
O que precisamos descobrir é: se passarmos uma corrente constante de 2,40 A durante 1 hora, qual será o volume de oxigênio (
) produzido a 25°C e 1 atm, considerando que o
se comporta como um gás ideal.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a quantidade total de carga elétrica passada pelo sistema. A carga elétrica (
) pode ser obtida multiplicando a corrente elétrica (
) pelo tempo (
):
Aqui, a corrente
é 2,40 A e o tempo
é 1 hora. Mas precisamos converter o tempo para segundos, porque a unidade padrão de tempo no Sistema Internacional é o segundo.
Então,
Passo 3
Agora, vamos descobrir quantos mols de elétrons estão sendo transferidos. Para isso, usamos a constante de Faraday (
), que é aproximadamente 96485 C/mol e representa a carga de um mol de elétrons.
Passo 4
A reação no ânodo mostra que 4 elétrons (
) são necessários para produzir 1 molécula de
. Portanto, 4 mols de elétrons produzem 1 mol de
.
Vamos usar a proporção para encontrar os mols de oxigênio:
Passo 5
Por fim, vamos calcular o volume de
produzido usando a equação dos gases ideais:
Onde:
-
é a pressão (1 atm) -
é o volume que queremos encontrar -
é a quantidade de mols de (0,0224 mol) -
é a constante dos gases ideais ( ) -
é a temperatura em Kelvin. Como a temperatura dada é 25°C, convertendo para Kelvin:
Rearranjando a equação para resolver
:
Resposta
O volume de oxigênio produzido é aproximadamente 0,55 litros.