QUESTÃO 6 ( 20 pts) Se vocé possui uma corrente de 5 A passando por uma placa de ferro, qual será a massa de ferro consumida ao final de 10 horas? Obs.: Forneça a resposta em gramas (g). O fornecimento da massa em qualquer outra unidade irá invalidar a questão.

Passo 1

O enunciado nos dá uma corrente elétrica de 5,A fluindo por uma placa de ferro durante 10 horas e pede a massa de ferro consumida. O conteúdo envolvido é eletrolise e o uso da Lei de Faraday, que diz que a massa de uma substância liberada (ou consumida) é
m = \frac{M}{z\,F}\;Q
onde M é a massa molar do ferro, z o número de elétrons envolvidos na reação, F a constante de Faraday e Q a carga total que passou.

Passo 2

Calculamos primeiro a carga total Q que passou pela placa. Sabemos que
Q = I \, t
e como I = 5,A e t = 10 horas \times 3600,s/hora, temos
t = 10 \times 3600 = 36000\text{ s}
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Q = 5 \times 36000 = 180000\text{ C}.

Passo 3

O número de “Faradays” transferidos é
n_F = \frac{Q}{F},
onde F = 96485,C/mol (constante de Faraday). Assim,
n_F = \frac{180000}{96485}\approx1{,}865\text{ mol de elétrons}.é

Passo 4

Na oxidação do ferro temos
\ce{Fe -> Fe^{2+} + 2 e^-},
isto é, z=2 elétrons por átomo de ferro removido. A massa molar do ferro é aproximadamente M = 55{,}85,g/mol, logo o equivalente eletroquímico é
\frac{M}{z} = \frac{55{,}85}{2} = 27{,}925\text{ g por Faraday}.

Passo 5

Aplicando a fórmula de Faraday:
m = \frac{M}{z}\;n_F = 27{,}925 \times 1{,}865 \approx 52{,}1\text{ g}.

Resposta

A massa de ferro consumida em 10 horas, com corrente de 5 A, é aproximadamente 52,g.

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