Para a produção de alumínio, partimos da bauxita que, após uma “lavagem”, é processada para formar a alumina
, a qual sofre decomposição eletrolítica para formar o Al. Se considerarmos 102 toneladas de alumina, o alumínio produzido corresponderá a:
a) 13,5 toneladas no catodo da cuba eletrolítica.
b) 27,0 toneladas no anodo da cuba eletrolítica.
c) 27,0 toneladas no catodo da cuba eletrolítica.
d) 54,0 toneladas no anodo da cuba eletrolítica.
a) 13,5 toneladas no catodo da cuba eletrolítica.
b) 27,0 toneladas no anodo da cuba eletrolítica.
c) 27,0 toneladas no catodo da cuba eletrolítica.
d) 54,0 toneladas no anodo da cuba eletrolítica.
Passo 1
O enunciado dá a massa de alumina e pergunta quanto de alumínio será produzido (e em que eletrodo). Dados fornecidos:
- Massa de alumina:
toneladas. - Fórmula da alumina:
.
Pergunta: a partir detoneladas de , qual a massa de alumínio metálico formada e onde esse alumínio aparece na cuba eletrolítica (cátodo ou ânodo)?
Passo 2
Entendendo a reação química (estoquiometria) de decomposição eletrolítica da alumina:
A equação global balanceada para a decomposição é
A equação global balanceada para a decomposição é
O que isso diz, em palavras simples:
-
mols de produzem mols de . - Portanto,
mol de produz mols de .
Isso é crucial: a razão estequiométrica entree é em números de mols.
Passo 3
Calcular massas molares (usar valores fáceis para fazer à mão):
- Massa atômica do alumínio: aproximamos para
,\mathrm{g/mol}) (valor usual
que arredondamos para para contas manuais). - Massa atômica do oxigênio:
,\mathrm{g/mol}).
Logo a massa molar da alumina é
Note como ficou redondinho:
g/mol para
, que combina bem com a massa dada
toneladas (facilita as contas).
Passo 4
Converter a massa de alumina em mols.
Primeiro, converter toneladas para gramas: tonelada
kg
g. Então
Primeiro, converter toneladas para gramas:
Número de mols de
:
Explicação didática: dividir massa pela massa molar dá quantos mols temos; aqui deu exatamente
mol — tranquilo de manipular.
Passo 5
Usar a razão estequiométrica para achar mols de alumínio produzidos.
Da reação: mol de
→
mols de
. Portanto
Da reação:
Breve lembrete: a estequiometria transforma mols de reagente em mols de produto via coeficientes balanceados.
Passo 6
Converter os mols de alumínio em massa.
Massa do alumínio produzida:
Massa do alumínio produzida:
Converter para toneladas:
Portanto, a partir de
toneladas de
obtém-se
toneladas de alumínio metálico.
Passo 7
Onde o alumínio é formado na cuba eletrolítica?
Explicação simples e prática: na eletrólise a redução ocorre no cátodo (pólo negativo da cuba eletrolítica) e a oxidação no ânodo (pólo positivo). O alumínio é formado por redução dos íons , logo o metal aparece no cátodo. Resumindo: metal (Al) → cátodo; oxigênio/gás/consumo do ânodo → ânodo.
Explicação simples e prática: na eletrólise a redução ocorre no cátodo (pólo negativo da cuba eletrolítica) e a oxidação no ânodo (pólo positivo). O alumínio é formado por redução dos íons
Passo 8
Verificação rápida por regra de três mental:
- Se
g de dão g de Al (pela conta dos mols), então toneladas de dão toneladas de Al — é a mesma proporção em escala.