Quantos mols de hidrogênio se obtém por eletrólise de 108 g de água?
a) 1
b) 2
c) 4
d) 6

Passo 1

O enunciado pergunta quantos mols de hidrogênio são obtidos por eletrólise de 108\\ \mathrm{g} de água.
Informações dadas:
  • Massa de água: 108\\ \mathrm{g}.
  • O processo é eletrólise da água (transforma água em hidrogênio e oxigênio).
    A pergunta a responder: quantos mols de \mathrm{H_2} são produzidos a partir de 108\\ \mathrm{g} de \mathrm{H_2O}?

Passo 2

Escrevemos a reação balanceada da eletrólise da água (essa reação mostra a relação entre quantidades de água, hidrogênio e oxigênio):
2\mathrm{H}_2\mathrm{O}(l) \to 2\mathrm{H}_2(g) + \mathrm{O}_2(g)
Interpretação do coeficiente: 2 mols de \mathrm{H}_2\mathrm{O} produzem 2 mols de \mathrm{H}_2. Logo, a razão estequiométrica entre \mathrm{H}_2 formado e \mathrm{H}_2\mathrm{O} consumido é
\frac{n(\mathrm{H}_2)}{n(\mathrm{H}_2\mathrm{O})}=1.
Ou seja, 1 mol de \mathrm{H}_2\mathrm{O} gera 1 mol de \mathrm{H}_2.

Passo 3

Vou lembrar o conceito importante que a gente vai usar: o mol é uma unidade que liga massa e número de partículas. Para passar de massa a mol usamos a massa molar (molar mass) da substância. A fórmula é
n=\frac{m}{M}
onde n é o número de mols, m é a massa (em gramas) e M é a massa molar (em \mathrm{g/mol}).

Passo 4

Calculamos a massa molar da água. Usamos as massas atômicas aproximadas: M(\mathrm{H})=1\\ \mathrm{g/mol} e M(\mathrm{O})=16\\ \mathrm{g/mol}. Então
M(\mathrm{H}_2\mathrm{O})=2\cdot M(\mathrm{H})+1\cdot M(\mathrm{O})=2\cdot 1 + 16 = 18\\ \mathrm{g/mol}.
Explicação: cada molécula de água tem dois H e um O, então somamos as massas de cada átomo.

Passo 5

Agora convertemos a massa de água em mols usando n=\dfrac{m}{M}:
n(\mathrm{H}_2\mathrm{O})=\frac{108\\ \mathrm{g}}{18\\ \mathrm{g/mol}}=6\\ \mathrm{mol}.
Isso significa que temos 6 mols de \mathrm{H}_2\mathrm{O} disponíveis para eletrólise.

Passo 6

Aplicando a estequiometria do passo 2 (1 mol de \mathrm{H}_2\mathrm{O} produz 1 mol de \mathrm{H}_2), concluímos que o número de mols de \mathrm{H}_2 produzidos é igual ao número de mols de \mathrm{H}_2\mathrm{O} inicial. Portanto, a quantidade de \mathrm{H}_2 produzida é 6 mols.

Resposta

d) 6\\ \mathrm{mol}

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