Exercícios sobre eletrólise em série

Letra c). Os dados necessários para a resolução da questão são:

• Massa de zinco formado (mZn): 50 g

• Massa molar do zinco (mZn): 65 g/mol (presente na tabela periódica)

• Massa molar do titânio (MTi): 48 g/mol (presente na tabela periódica)

• Massa de titânio formada (mTi): ?

• Carga do zinco (KZn): +2 (NOX fixo)

• Carga do titânio (KTi): +2 (O NOX do titânio aqui é +2 porque faz parte do composto iônico TiSO₄. O composto não possui índice na frente do cátion Ti e do ânion SO₄. Como o SO₄ é -2, logo, o NOX do Ti será +2.)

Para determinar a massa de prata formada, basta utilizar os dados na seguinte expressão para eletrólise em série:

mZn.KZn = mTi.KTi
    MZn         MTi  

50.2 = mTi.2
  65      48  

65.mTi.2 = 100.48

130.mTi = 4800

mTi = 4800
         130

mTi = 36,92 g

Letra d). Os dados necessários para a resolução da questão são:

•  Massa de ferro formado (mFe): 30 g

•  Massa molar do ferro (mFe): 56 g/mol (presente na tabela periódica)

•  Massa molar do chumbo (MPb): 208 g/mol (presente na tabela periódica)

•  Massa de chumbo formada (mPb): ?

•  Carga do ferro (KFe): + 2 (O NOX do ferro aqui é +2 porque faz parte do composto iônico FeSO₄. O composto não possui índice na frente do cátion Pb e do ânion SO₄. Como o SO₄ tem NOX fixo -2, logo, o NOX do Pb tem que ser +2.)

•  Carga do chumbo (KPb): +2 (O NOX do chumbo aqui é +2 porque faz parte do composto iônico PbSO₄. O composto não possui índice na frente do cátion Pb e do ânion SO₄. Como o SO₄ tem NOX fixo -2, logo o NOX do Pb tem que ser +2);

Para determinar a massa de prata formada, basta utilizar os dados na seguinte expressão para eletrólise em série:

mFe.KFe = mTi.KPb
    MFe         MPb

30.2 = mTPb.2
56       208

56.mPb.2 = 60.208

112.mPb = 12480

mTi = 4800
         112

mTi = 111 g

Os dados fornecidos pelo exercício foram:

• Massa molar da prata (MAg): 108 g/mol

• Massa de prata formada (mAg): 108

• Carga da prata (KAg): +1 (NOX fixo)

• Carga do potássio (KK): +1 (NOX fixo, por ser da família IA)

• Carga do iodo (KI): -1 (NOX fixo, por ser da família VIIA)

1^o Passo: Análise da eletrólise aquosa (íons presentes)

Está ocorrendo uma eletrólise aquosa, pois temos a presença de dois sais (AgNO₃ e KI) dissolvidos em água. Ao serem dissolvidos em água, esses sais fornecem os íons K⁺, Ag⁺, I^- e NO₃^- (provenientes dos sais). Como a água sofre ionização, também temos os íons H⁺ e OH^- (provenientes da água).

Quando a corrente elétrica (primordial em uma eletrólise) chegar a essas cubas, apenas um cátion sofrerá descarrega e formará uma substância. De acordo com a escala de descarga seletiva de íons,

•  na cuba em que está o AgNO₃, o Ag do sal sofrerá descarga por ser mais reativo que o hidrônio (H⁺) da água, enquanto o OH^- da água sofrerá descarga por ser mais reativo que o nitrato (NO₃^-) do sal. Como resultado, teremos a formação de prata sólida e gás oxigênio.

•  Na cuba em que está o iodeto de potássio (KI), o hidrônio (H⁺) da água sofrerá hidrólise por ser mais reativo que o potássio (K), enquanto o iodo sofrerá descarga por ser mais reativo que o hidróxido (OH^-) da água. Como resultado, teremos a formação de gás hidrogênio e iodo sólido (a substância simples formada pelo iodo é sempre sólida).

2^o Passo: Volume de H₂ formado:

Quando a água sofre ionização, ela produz 2 mol de cátion H⁺.

H₂O → H⁺ + OH^-

Quando o H⁺ recebe elétrons, ele forma o gás hidrogênio. São necessários 2 mol de elétrons e hidrônios para a equação ficar balanceada:

2 H⁺ + 2 e → H₂

Existem 2 mol de elétrons para 1 mol de gás hidrogênio, logo, temos 2 Faraday de elétrons para 1 Faraday de hidrogênio. Como a quantidade de litros em 1 mol é 22,4 L, temos que:

2 Faraday de elétrons---------22,4 L de H2

1 mol de H₂-----x

x = 2,4
       2 

x = 11,2 L de H₂

Como a quantidade de H⁺ foi alterada para a formação do H₂, a equação da água apresenta um novo balanceamento:

2 H₂O → 2 H⁺ + 2 OH^-

3^o Passo: Massa de I₂ formada

Quando o iodo perde elétrons (por ser um ânion) durante a eletrólise, forma uma substância simples de fórmula I₂.

I^- → I₂ + 1 e

A equação deve ser balanceada para igualar as quantidades de átomos e elétrons:

2 I^- → I₂ + 2 e

Temos que 1 mol de I₂ está para 2 mol de elétrons, ou seja, 1 mol de Faraday de I₂ está para 2 Faraday de elétrons. Como o Faraday está relacionado a massa molar:

254 g/mol------2 Faraday de elétrons

x------------1 Faraday

2.x = 254

x = 254
     2    

x = 127 g

Letra e). Os dados fornecidos pelo exercício foram:

•  Massa de cobre formada (mCu): 0,64 g

•  Massa molar do cobre (mCu): 64 g/mol (presente na tabela periódica)

•  Massa molar da prata (MAg): 108 g/mol (presente na tabela periódica)

•  Massa de prata formada (mAg): ?

•  Carga da prata (KAg): +1 (NOX fixo)

•  Carga do cobre (KCu): +2 (O NOX do cobre aqui é +2 porque faz parte do composto iônico Cu(NO₃)₂, sendo o índice 2 originário do Cu.)

Para determinar a massa de prata formada, basta utilizar os dados na seguinte expressão para eletrólise em série:

mCu.KCu = mAg.KAg
    MCu          MAg  

0,64.2 = mAg.1
   64        108  

64.mAg = 1,28.108

64.mAg = 138,24

mAg = 138,24
             64 

mAg = 2,16 g