A produção industrial de gás cloro (
) ocorre a partir da eletrólise de uma solução aquosa de cloreto de sódio. Sobre esse processo foram feitas algumas afirmações: (Valor da questão: 1,0 pontos)
I. o ânion cloreto é oxidado no anodo (pólo positivo) da cuba eletrolítica.
II. no catodo, o cátion sódio é reduzido, produzindo sódio metálico.
III. nesse processo, também são produzidos gás hidrogênio
e solução aquosa de soda cáustica ( NaOH ).
As afirmativas corretas são:
(a) Apenas I.
(b) Apenas I e III.
(c) Apenas II e III.
(d) Apenas I e II.
(e) Todas.
I. o ânion cloreto é oxidado no anodo (pólo positivo) da cuba eletrolítica.
II. no catodo, o cátion sódio é reduzido, produzindo sódio metálico.
III. nesse processo, também são produzidos gás hidrogênio
(a) Apenas I.
(b) Apenas I e III.
(c) Apenas II e III.
(d) Apenas I e II.
(e) Todas.
Passo 1
O enunciado dá três afirmativas sobre a eletrólise de uma solução aquosa de cloreto de sódio e pede que identifiquemos quais são corretas. As afirmativas são:
I. o ânion cloreto é oxidado no anodo (pólo positivo) da cuba eletrolítica.
II. no catodo, o cátion sódio é reduzido, produzindo sódio metálico.
III. nesse processo, também são produzidos gás hidrogênio e solução aquosa de soda cáustica
.
I. o ânion cloreto é oxidado no anodo (pólo positivo) da cuba eletrolítica.
II. no catodo, o cátion sódio é reduzido, produzindo sódio metálico.
III. nesse processo, também são produzidos gás hidrogênio
Lista das informações relevantes fornecidas pelo enunciado: a eletrólise ocorre em solução aquosa de
(salmoura), portanto há presentes
,
e água
. O problema pede avaliar a veracidade de I, II e III.
Passo 2
Entender o que acontece na eletrólise: em qualquer célula eletrolítica temos dois eletrodos — o anodo (polo positivo) onde ocorre oxidação (perda de elétrons) e o catodo (polo negativo) onde ocorre redução (ganho de elétrons). Isso é uma regra básica: oxidação no anodo, redução no catodo. Não é necessário memorizar as reações específicas ainda, só o conceito: anodo = oxidação, catodo = redução.
Passo 3
Agora identificar as possíveis semi‑reações dadas as espécies presentes (
,
,
).
Possíveis oxidações no anodo (perda de elétrons):
Possíveis oxidações no anodo (perda de elétrons):
ou, se não houver descarga de
, poderia ocorrer oxidação da água:
Em solução de salmoura concentrada, a oxidação do ânion cloreto para formar
é a que normalmente ocorre (porque o cloreto é mais facilmente oxidável naquele ambiente), então a semi‑reação mostrada para
é relevante. Com isso, a afirmativa I (“o ânion cloreto é oxidado no anodo”) está de acordo com a reação acima — portanto I é verdadeira.
Passo 4
Agora olhar para o catodo: as reduções possíveis são reduzir
a
ou reduzir água a hidrogênio molecular. Escrevemos as duas semi‑reações de redução:
Qual das duas acontece de fato depende de qual redução requer menor energia (tem potencial de redução menos negativo ou mais positivo). Em termos de potenciais-padrão, a redução de
para sódio metálico tem potencial padrão cerca de
enquanto a redução da água (formando
e
em meio básico) tem potencial efetivo muito menos negativo (ordem de
em condições correspondentes). Como a redução da água requer muito menos energia (potencial menos negativo), ela é favorecida sobre a redução de
. Na prática, em eletrólise aquosa de salmoura não se forma
no catodo — forma‑se
. Portanto a afirmativa II (“no catodo, o cátion sódio é reduzido, produzindo sódio metálico”) é falsa.
Passo 5
Com a oxidação de
no anodo e a redução da água no catodo, os íons
permanecem em solução e os
gerados na redução formam
em solução. Vamos somar as semi‑reações relevantes para obter a reação global:
Oxidação (anodo):
Oxidação (anodo):
Redução (catodo):
Somando-as (elétrons se cancelam) temos a reação global:
Cancelando os
em ambos os lados como íons espectadores na forma escrita, obtemos a forma usual:
Isto mostra que, além de
, formam‑se
e
. Logo a afirmativa III é verdadeira.
Passo 6
Resumo das verdades das afirmativas conforme os argumentos anteriores: I é verdadeira; II é falsa; III é verdadeira. Portanto as afirmativas corretas são I e III.
Resposta
(b)