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Exercícios sobre eletrólise em série

Exercícios de Química

Para resolver estes exercícios sobre eletrólise em série, lembre-se de que a carga elétrica é a mesma para as cubas eletrolíticas, mas a massa dos metais depositados não. Publicado por: Jennifer Rocha Vargas Fogaça
questão 1

(ITA-SP) Uma cuba eletrolítica com eletrodos de cobre e contendo solução aquosa de Cu(NO3)2 é ligada em série com outra provida de eletrodos de prata e contendo solução aquosa de AgNO3. Este conjunto de cubas em série é ligado a uma fonte durante certo intervalo de tempo. Neste intervalo de tempo, um dos eletrodos de cobre teve um incremento de massa de 0,64 g. O incremento de massa em um dos eletrodos da outra célula deve ter sido:

(Massas molares: Cu = 64 g/mol; Ag = 108 g/mol)

a) 0,32 g

b) 0,54 g

c) 0,64 g

d) 1,08 g

e) 2,16 g

questão 2

(PUC-SP-mod.) Duas células eletrolíticas foram ligadas em série. A primeira continha uma solução aquosa de CuSO4(aq) e a segunda uma solução aquosa de um sal metálico desconhecido. Verificou-se que, enquanto 1,272 g de cobre foi depositado na primeira célula, ocorreu a deposição de 3,420 g do metal desconhecido no cátodo da segunda célula. Sabe-se que o número de oxidação do íon metálico desconhecido é +2. Tendo em conta os dados apresentados, pede-se o número de mol de elétrons que passou pelas células e a massa atômica do metal desconhecido, respectivamente:

a) 0,02 mol de elétrons e 87 u.

b) 1,0 mol de elétrons e 108 u.

c) 0,04 mol de elétrons e 171 u.

d) 0,5 mol de elétrons e 171 u.

e) 0,06 mol de elétrons e 78 u.

questão 3

Três cubas eletrolíticas conectadas em série e com soluções aquosas das substâncias nitrato de prata (cuba I), nitrato de cádmio (cuba II) e nitrato de zinco (cuba III) foram submetidas à eletrólise. Classifique como verdadeiras (V) ou falsas (F) as afirmações relativas à passagem da mesma quantidade de carga elétrica pelas três cubas.

a) Nos cátodos, haverá o depósito da mesma massa de material nas três cubas.

b) Nas cubas II e III, haverá depósito da mesma quantidade de matéria (mol) de material.

c) Nas cubas II e III, haverá o depósito do dobro da quantidade de matéria (mol) depositada na cuba I.

questão 4

Uma cuba eletrolítica com uma solução aquosa de sulfato de níquel (II) foi colocada em série com outra que apresentava uma solução aquosa de nitrato de prata, sendo o sistema submetido a uma eletrólise em série. No cátodo da segunda cuba ocorreu o depósito de 0,650 g de prata. Determine a massa de níquel depositada no cátodo da primeira cuba.

a) 0,03 g

b) 0,177g

c) 0,28 g

d) 1,77 g

e) 3 g

respostas
Questão 1

Alternativa “e”.

Sabemos que a quantidade de massa de cobre depositada foi igual a 0,64 g. Com esse dado em mão, podemos determinar a quantidade de carga elétrica Q que atravessa o sistema e é igual para todas as cubas eletrolíticas ligadas em série:

Cu2+ + 2e- → Cu(s)
    ↓             ↓
2 mol e-   1 mol

Como 1 mol = 1 F = 96 500 C e 1 mol Cu = 64 g, podemos fazer as seguintes relações:

64 g-------- 2 . 96 500 C
0,64 g ----- Q
Q = 0,64 . 193 000
              64
Q = 1930 C

Agora usamos regra de três para a outra semirreação que ocorreu na cuba eletrolítica em que a prata depositou-se:

Ag+ (aq) + e- → Ag(s)
     ↓              ↓
1 mol e-      1 mol
     ↓              ↓
96500 C ------ 108 g
1930 C ------ m
m= 2,16 de Ag

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Questão 2

Alternativa “c”.

Primeiro vamos descobrir o número de mol de elétrons que passou pelas células:

Cu2+ + 2e- → Cu(s)
    ↓              ↓
2 mol e-     1 mol

A massa molar do Cu é 63,5 g/mol:

63,5 g de Cu ------------ 2 mol de elétrons
1,272 g de Cu ----------- x

x = 1,272 . 2
        63,5

x = 0,04 mol de elétrons

Agora vamos descobrir a massa atômica do metal desconhecido que chamaremos de X:

X2+ + 2e- → X

M g (1 mol) --------- 2 mol de elétrons
3,0420 g ------------- 0,04 mol de elétrons

M = 171 g/mol

MA = 171 u

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Questão 3

Somente a letra “a” é falsa. As três semirreações que ocorrem nos cátodos das três cubas são:

Cuba I: Ag+ + e- → Ag(s)
Cuba II: Cd2+ + 2e- → Cd(s)
Cuba III: Zn2+ + 2 e- → Zn

Embora a carga elétrica seja a mesma nas três cubas eletrolíticas, as massas dos metais depositadas em cada eletrodo são diferentes porque os íons Cd2+ e Zn2+ são bipositivos e exigem o dobro de elétrons que o íon Ag+, que é monopositivo. Por isso, nas cubas II e III, haverá depósito da mesma quantidade de matéria (mol) de material, e esse depósito será o dobro da quantidade de matéria (mol) depositada na cuba I.

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Questão 4

Alternativa “b”.

Por meio da massa da prata depositada, podemos determinar a carga elétrica:

Ag+ (aq) + e- → Ag(s)
      ↓               ↓
1 mol de e-    1 mol
      ↓               ↓
96500 C ------ 108 g de Ag (essa é a massa molar da prata)
          Q ------ 0,650 g de Ag

Q = 0,650 . 96 500
            108

Q = 580,78 C

Agora descobrimos a massa de níquel depositada:

Ni2+ + 2e- → Ni(s)
      ↓                ↓
2 mol de e-    1 mol

      ↓                ↓
2 . 96 500 C ---- 58,6934 g de Ni
     580,78 C ------- m
m = 580,78 . 58,6934
193 000
m = 0,177 g

 

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