Exercícios sobre eletrólise em série
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 FogaçaQuestões
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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)
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 molComo 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 CAgora 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 -
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:
Alternativa “c”.
Primeiro vamos descobrir o número de mol de elétrons que passou pelas células:
Cu2+ + 2e- → Cu(s)
↓ ↓
2 mol e- 1 molA massa molar do Cu é 63,5 g/mol:
63,5 g de Cu ------------ 2 mol de elétrons
1,272 g de Cu ----------- xx = 1,272 . 2
63,5x = 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 elétronsM = 171 g/mol
MA = 171 u
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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.
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- → ZnEmbora 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
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.
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 AgQ = 0,650 . 96 500
108Q = 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