A eletrólise da alumina
é o processo industrial principal (processo Hall-Héroult) para obter alumínio metálico. Na eletrólise da alumina
dissolvida em criolita, ocorre:
a) Quantos mols de alumina são necessários para produzir 1 tonelada de alumínio?
Resposta final com unidade:
b) Qual o volume de gás oxigênio (CNTP) liberado neste processo?
a) Quantos mols de alumina são necessários para produzir 1 tonelada de alumínio?
b) Qual o volume de gás oxigênio (CNTP) liberado neste processo?
Passo 1
O enunciado nos dá a reação global da eletrólise:
O que nos pedem:
- (a) quantos mols de
são necessários para produzir tonelada de alumínio metálico; - (b) qual o volume de
liberado em CNTP (condições normais de temperatura e pressão).
Informações que vou usar (pegas do enunciado / convenções):
-
tonelada . - massas atômicas (valores comuns em tabelas):
, . - volume molar em CNTP:
(equivalente a ).
Passo 2
Calcular a massa molar de
. A massa molar (ou massa de 1 mol) de um composto é a soma das massas atômicas dos átomos que o compõem, multiplicadas pelos seus respectivos coeficientes estequiométricos.
Para
:
Substituindo os valores:
Também registro a massa molar do alumínio elementar:
Passo 3
Calcular quantos mols de
correspondem a
tonelada de alumínio. A relação é:
Substituindo:
Faço a divisão:
(este número é obtido dividindo
por
.)
Passo 4
Usar a estequiometria da reação para achar quantos mols de
são necessários. Da reação:
os coeficientes indicam que
mols de
produzem
mols de
. Logo, a razão entre mols é:
Isso significa que cada mol de
gera
mols de
. Portanto:
Passo 5
Interpretação prática do resultado do item (a): para produzir
tonelada de alumínio metálico é preciso aproximadamente
mols de
. (Guarde esse número para o próximo passo, que calcula o
liberado.)
Passo 6
Calcular quantos mols de
são gerados. Pela reação,
mols de
produzem
mols de
. Então a relação por mol de
é:
Assim:
Passo 7
Converter os mols de
para volume em CNTP usando o volume molar
. A fórmula é:
onde
.
Logo:
Converter para metros cúbicos (dividindo por
):
Passo 8
Resumo numérico final (valores principais com arredondamento razoável):
-
. - Volume de
em CNTP: ou .
Resposta
(a)
(b)