de uma amostra contendo chumbo foi dissolvida e o chumbo depositado anodicamente sob a forma de . Foi usada uma corrente constante de 400 mA e a massa de obtida foi . Calcular: (a) a % de chumbo na amostra;
R: (a) 26,75%; (b) 6 min e 13,8 s

Passo 1

Primeiro, vamos resumir o que a questão está pedindo. Temos uma amostra de 0,6000 g que contém chumbo (Pb). Essa amostra foi dissolvida, e o chumbo foi depositado na forma de usando uma corrente elétrica constante de 400 mA. A massa de obtida foi de 185,3 mg. Nosso objetivo aqui é calcular a porcentagem de chumbo na amostra original. Para isso, vamos precisar dos conceitos de química relacionados à estequiometria das reações redox e às leis de Faraday.

Passo 2

Vamos começar convertendo todas as massas para a mesma unidade. A massa de obtida é 185,3 mg, que é igual a 0,1853 g.

Passo 3

Agora, precisamos encontrar a quantidade de mols de formada. Para isso, vamos usar a massa molar do .
A massa molar do é:
Então, a quantidade de mols de é:

Passo 4

A reação balanceada é:
Podemos ver que cada mol de formado consome 2 mols de elétrons.
Portanto, a quantidade de mols de elétrons ( ) necessária é:

Passo 5

Agora, usando a lei de Faraday, vamos relacionar a quantidade de elétrons com a corrente elétrica usada. A carga elétrica total ( ) é dada por:
Onde:
  • é o tempo em segundos (que não precisamos para esta parte, mas será útil mais tarde)
A quantidade de mols de elétrons também está relacionada pela constante de Faraday ( ):

Passo 6

Para encontrar a massa de chumbo na amostra, vamos primeiro determinar a quantidade de mols de Pb²⁺ que reagiram. Da reação, vemos que 1 mol de Pb²⁺ produz 1 mol de . Então, a quantidade de mols de Pb²⁺ é igual à dos :
Agora, a massa de Pb (chumbo) é:

Passo 7

Finalmente, calculamos a porcentagem de chumbo na amostra original de 0,6000 g:

Resposta

(a) A porcentagem de chumbo na amostra é de 26,75%.

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