Exercícios sobre eletrólise em série
(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
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
(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.
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
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.
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.
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
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
