Questão 72930afe-b0
Prova:CEDERJ 2019, CEDERJ 2019
Disciplina:Química
Assunto:Transformações Químicas e Energia, Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday.
Em uma célula eletrolítica contendo solução de CoSO4
,
dois eletrodos inertes foram imersos. Sabe-se que as semi
reações são:
Co+2 + 2e- → Co(s) Eº = - 0.28 V
4e- + O2
(g) + 4 H+ → 2H2O Eº = 1.23V
Após a passagem, pela célula, de uma corrente de 5.0 A
durante 1.5 h, as massas de cobalto metálico e de gás oxigênio produzidas são, respectivamente:
Em uma célula eletrolítica contendo solução de CoSO4
,
dois eletrodos inertes foram imersos. Sabe-se que as semi
reações são:
Co+2 + 2e- → Co(s) Eº = - 0.28 V
4e- + O2
(g) + 4 H+ → 2H2O Eº = 1.23V
Após a passagem, pela célula, de uma corrente de 5.0 A
durante 1.5 h, as massas de cobalto metálico e de gás oxigênio produzidas são, respectivamente:
A
4.12 e 1.12
B
8.25 e 2.24
C
12.37 e 3.36
D
16.50 e 4.48
Gabarito comentado
Talita Goulart Graduação e Mestrado em Engenharia Química pela UFRRJ, Doutoranda em Engenharia Química pela COPPE/UFRJ, Professora de Química.
Esta questão
abrange o conteúdo de eletrólise. De acordo com a primeira lei de
Faraday: “a massa de uma substância
eletrolisada é diretamente proporcional à quantidade de eletricidade que
atravessa o sistema". Portanto, para a resolução dessa questão é preciso
saber a carga elétrica e
relacioná-la à constante de Faraday para obtermos as massas de Co e O2 produzidas. Sendo assim, observemos os dados e a resolução da questão:
Dados:
i = 5,0 A;
t = 1,5 h = 5400 s;
Massa atômica dos elementos em g/mol (de acordo com a tabela periódica): Co = 59,0; O = 16,0.
Resolução:
1) A carga elétrica (Q), dada em Coulombs, é definida como:
Q = i x tEm que i é a corrente elétrica em ampères e t é o tempo em segundos.
2) Substituindo os dados na equação acima temos:
Q = 5 ∙ 5400 = 27000 C
3) De acordo com as reações abaixo é possível saber quantos mols de e- são necessários para formar 1 mol de Co(s) e 1 mol de O2(g):
4e- + O2(g) + 4 H+ → 2H2O Eº = 1.23V
Com a informação em número de mols é possível saber a quantidade em massa produzida (mCo(s) e mO2(g)), relacionando o número de mols de e- à constante de Faraday, uma vez que 1 mol de e- corresponde a 96500 C:
2 mols de e- produzem 1 mol de Co(s)
2 ∙ 96500 C --------- 59 g de Co(s)
27000 C --------- mCo(s)
mCo(s) = 27000 ∙ 59/(2 ∙ 96500) = 13000 ∙ 59/96500 = 8,25 g de Co(s)
4 mols de e- produzem 1 mol de O2(g)
4 ∙ 96500 C --------- 32 g de O2(g)
27000 C --------- mO2(g)
mO2(g) = 27000 ∙ 32/(4 ∙ 96500) = (27000 ∙ 8)/96500 = 2,24 g de O2(g)
Gabarito do Professor: Letra B.
