Gabarito disponível
As células voltaicas são baseadas nas reações de oxirredução espontâneas. Contrariamente, é possível usar a energia elétrica para fazer com que as reações redox não espontâneas ocorram. Tais processos, produzidos por uma fonte externa de energia elétrica, são chamados reações de eletrólise e ocorrem em células eletrolíticas. Por exemplo, a eletricidade pode ser usada para decompor o cloreto de sódio fundido em seus elementos componentes:
2 NaCℓ (ℓ) → 2 Na (ℓ) + Cℓ₂ (g)
Fonte: BROWN, T.L. et al. Química, a ciência central. 9. ed. São Paulo: Ed. Pearson, 2005, p.754.
O gás cloro produzido nessa reação é extremamente tóxico. Foi inclusive utilizado como agente químico de guerra em diversos conflitos. Considerando-se uma eletrólise ígnea de cloreto de sódio fundido durante 1 h 04 m 20 s (3860 s), sob uma corrente elétrica constante de 10 A, o volume de gás cloro formado nas CNTP será de, aproximadamente
Dados: volume molar gasoso nas Condições Normais de Temperatura e Pressão (CNTP) = 22,4 L mol⁻¹
constante de Faraday: 1 F = 96500 C / mol de elétrons
2 NaCℓ (ℓ) → 2 Na (ℓ) + Cℓ₂ (g)
Fonte: BROWN, T.L. et al. Química, a ciência central. 9. ed. São Paulo: Ed. Pearson, 2005, p.754.
O gás cloro produzido nessa reação é extremamente tóxico. Foi inclusive utilizado como agente químico de guerra em diversos conflitos. Considerando-se uma eletrólise ígnea de cloreto de sódio fundido durante 1 h 04 m 20 s (3860 s), sob uma corrente elétrica constante de 10 A, o volume de gás cloro formado nas CNTP será de, aproximadamente
Dados: volume molar gasoso nas Condições Normais de Temperatura e Pressão (CNTP) = 22,4 L mol⁻¹
constante de Faraday: 1 F = 96500 C / mol de elétrons
Resolução comentada
Q = i·t = 38.600 C corresponde a 0,4 mol de elétrons e a 0,2 mol de Cl₂, ou seja, 4,48 L nas CNTP.
Q = 10 A × 3860 s = 38.600 C, o que dá 38.600/96.500 = 0,4 mol de elétrons. No ânodo, 2 Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻, então n(Cl₂) = 0,2 mol. V = 0,2 × 22,4 = 4,48 L, aproximadamente 4,5 L.
Análise das alternativas
A) 1,3 L, B) 2,8 L, D) 5,6 L e E) 6,9 L vêm de erros, como usar 1 mol de e⁻ por mol de Cl₂ ou errar a carga. Só 4,5 L é coerente com a estequiometria.
Referência: Leis de Faraday; eletrólise ígnea do NaCl.
Resolução comentada do VaiConcursos.