Em uma célula eletrolítica de 1,00 L contendo inicialmente
e outro íon metálico,
, inserem-se eletrodos de Mn e Pt. As reações são:
Uma corrente constante de 2,60 A foi passada através da célula por 18,0 minutos, causando a deposição de 0,504 g do metal M sobre o eletrodo de Pt. Qula é a massa atômica de M? Qual será a concentração de
na céula no final do experimento?
Passo 1
Então, vamos lá! O enunciado fala sobre uma célula eletrolítica de 1,00 L que inicialmente tem íons
e
. A gente insere eletrodos de Mn e Pt e passa uma corrente de 2,60 A por 18 minutos, que faz com que 0,504 g do metal M se depositem no eletrodo de Pt. A gente precisa descobrir duas coisas: a massa atômica de M e a concentração de
no final do experimento. Para resolver isso, vamos usar conceitos de eletrólise, como carga elétrica, quantidade de matéria e reações de oxidação e redução.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a carga total (Q) que passou pela célula. Sabemos que Q é igual à corrente (I) multiplicada pelo tempo (t).
Aqui, a corrente I é 2,60 A e o tempo t é 18,0 minutos. Mas precisamos converter o tempo para segundos:
Então,
Passo 3
Agora, vamos ver quantos moles de elétrons foram transferidos. Usamos a relação:
Onde F é a constante de Faraday, aproximadamente 96485 C/mol.
Passo 4
Como na reação do metal M, são necessários 3 elétrons para reduzir
a
, podemos encontrar os moles de M depositados:
Passo 5
Sabendo que 0,504 g de M foram depositados, podemos calcular a massa molar (M) de M:
Passo 6
Agora, vamos calcular a quantidade de
que foi oxidado. A reação do Mn é:
Então, para cada mol de
formado, são necessários 2 mols de elétrons. Portanto:
Como o volume da célula é 1,00 L, a concentração final de
será:
Resposta
A massa atômica de M é aproximadamente
e a concentração de
na célula no final do experimento é
.