1. Na eletrólise de 5000 mL de uma solução aquosa de cloreto de cálcio, houve a formação de 5600 \mathrm{~cm}^{3} (nas condições normais de temperatura e pressão) de um gás no polo positivo. Admitindo a solução neutra inicialmente, o pH alcançado ao final dessa eletrólise, supondo homogeneização completa dos produtos não gasosos na solução, é próximo de
    a) 0,7 .
    b) 2,0 .
    c) 7,0 .
    d) 12,3 .

Passo 1

Resumindo o enunciado: temos a eletrólise de 5000 mL de solução aquosa de \text{CaCl}_2. No polo positivo coletou-se 5600,c m^{3} de gás nas CNTP. Pergunta-se o pH final, assumindo solução inicialmente neutra e homogeneização de todos os produtos não gasosos. Para resolver precisamos identificar qual gás se forma no anodo (comparar potenciais padrão de oxidação de \ce{Cl-} e de \ce{H2O}), escrever os semi­-reações, usar a estequiometria de elétrons para achar os mols de \ce{H+} e de \ce{OH-} gerados, e ver seu efeito conjunto sobre o pH.

Passo 2

No anodo disputam-se duas oxidações: \displaystyle 2\ce{Cl- -> Cl2 + 2e-} com E^\circ=+1{,}36,V
e \displaystyle 2\ce{H2O -> O2 + 4H+ + 4e-} com E^\circ=+1{,}23,V.
Como a água oxida a menor potencial, forma-se oxigênio. A meia-reação do anodo é
2\ce{H2O -> O2 + 4H+ + 4e-}.

Passo 3

Calculamos os mols de \ce{O2} gerados a partir de V=5600,c m^{3} nas CNTP ( 1,mol de gás ocupa 22400,c m^{3}):
n(\ce{O2})=\frac{5600}{22400}=0{,}25\text{ mol}.
Cada mol de \ce{O2} envolve 4 mol de elétrons, logo os elétrons totalizados são
n(e^-)=4\times0{,}25=1{,}0\text{ mol}.
Pela meia-reação do anodo geram-se assim 4 mol de \ce{H+} para cada mol de \ce{O2}, ou seja
n(\ce{H+})=4\times0{,}25=1{,}0\text{ mol}.

Passo 4

No catodo ocorre redução da água:
4\ce{H2O + 4e- -> 2H2 + 4OH-}.
Como passam 1{,}0 mol de elétrons, formam-se 4 mol de \ce{OH-}? Não: repare que na equação 4e^- geram 4 mol de \ce{OH-} para 2 mol de \ce{H2}. Assim, para n(e^-)=1{,}0 mol temos também
n(\ce{OH-})=1{,}0\text{ mol}.

Passo 5

Ao final, há 1{,}0 mol de \ce{H+} e 1{,}0 mol de \ce{OH-} na solução de 5 L. Essas quantidades se neutralizam completamente:
\ce{H+ + OH- -> H2O}.
Logo não sobra nem excesso de \ce{H+} nem de \ce{OH-}, e o pH final permanece 7{,}0.

Resposta

(c) 7,0

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