O cloro gasoso é utilizado na fabricação de herbicidas, pesticidas, plásticos tipo PVC, substâncias farmacêuticas etc. Essa substância é obtida em grandes quantidades pela eletrólise de soluções concentradas de cloreto de sódio; nessa reação, íons cloreto
são oxidados no anodo, gerando
. Quando uma eletrólise de uma solução concentrada de cloreto de sódio é feita durante 2,50 h a uma corrente de 3,00 A, qual o volume de cloro produzido nas
(
e
).
Passo 1
Então, vamos lá! O exercício fala sobre a produção de cloro gasoso através da eletrólise de uma solução concentrada de cloreto de sódio (NaCl). A gente precisa descobrir qual o volume de cloro (
) produzido quando passamos uma corrente de 3,00 A por 2,50 horas nessa solução. Para resolver isso, vamos usar conceitos de eletricidade, estequiometria e gases ideais.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a quantidade total de carga elétrica passada durante a eletrólise. A carga elétrica (
) é dada pela fórmula:
Onde:
-
é a corrente elétrica (em Ampères, A) -
é o tempo (em segundos, s)
Como o tempo está em horas, precisamos converter para segundos:
Agora, calculamos a carga:
Passo 3
Agora, vamos descobrir quantos mols de elétrons foram transferidos durante esse processo. Para isso, usamos a constante de Faraday (
), que é aproximadamente
. A quantidade de mols de elétrons (
) é:
Passo 4
A partir da reação na eletrólise, sabemos que cada molécula de
necessita de 2 mols de elétrons para ser formada:
Então, para cada 2 mols de elétrons, temos 1 mol de
. Assim, a quantidade de mols de cloro produzido (
) é:
Passo 5
Por último, vamos calcular o volume de cloro gasoso produzido nas condições de temperatura e pressão padrão (CNTp), onde o volume molar (
) é
. O volume (
) é dado por:
Resposta
O volume de cloro produzido é aproximadamente 3,14 litros.