A passagem de uma corrente constante através de uma solução diluída de de
, usando eletrodos de Pt , durante 1 h , resultou na liberação de 336 mL de gás total (
medidos a
e 1 atm . Calcule a intensidade de corrente. (
) Observação: Nesta configuração se desprenderá
no cátodo da redução do
do ácido e
no ânodo da oxidação das hidroxilas.
Passo 1
O que o problema pede: calcular a intensidade de corrente (corrente elétrica média) que passou pela solução durante
, sabendo que a eletrólise liberou um volume total de gás (somando
e
) igual a
medidos em
e
.
Dados fornecidos:
Observação do enunciado (que usaremos na resolução): no cátodo ocorre redução de
formando
e no ânodo ocorre oxidação de
(ou da água) formando
. Não começarei a resolver aqui; apenas organizei os dados.
Passo 2
Converter o volume de gás em número de mols usando a lei dos gases ideais. A lei dos gases ideais é
onde
é a pressão,
o volume ocupado pelo gás,
o número de mols,
a constante dos gases ideais e
a temperatura absoluta em kelvin. Para condições normais de temperatura e pressão (STP:
,
), o volume molar é
Assim o número de mols de gás total é
Agora calculemos:
Passo 3
Entender as semi-reações e quantos elétrons são envolvidos na formação de cada gás.
As semi-reações relevantes são:
Se combinarmos adequadamente as semi-reações (multiplicando a do cátodo por 2), obtemos a reação global
Dessa reação global vemos que a formação de
mol de
e
mol de
(total
mol de gás) está associada ao trânsito de
mol de elétrons através do circuito externo (porque o cátodo consumiu
mol e^- no total e o ânodo produziu
mol e^-).
Passo 4
Relacionar o número de mols de cada gás ao número total de mols de gás observado.
Da estequiometria da reação global:
Portanto,
Com
obtemos
Passo 5
Calcular a quantidade de mols de elétrons que passaram.
Cada mol de
formado consome
mol de elétrons (veja a semi-reação do cátodo). Logo o número de mols de elétrons transferidos é
Numericamente:
Passo 6
Converter mols de elétrons em carga elétrica total usando a constante de Faraday.
A constante de Faraday
é a carga elétrica por mol de elétrons:
A carga total passada é
Substituindo os valores:
Passo 7
Calcular a corrente média usando
.
Temos
. Então
Arredondando de forma prática, a intensidade da corrente é aproximadamente
. Força! É o valor que o enunciado indicava como referência.