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 (Cl^-)são oxidados no anodo, gerando Cl2. 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 CNTp ( T=273,15 K e p=1 atm ; Vm=22,4 L mol^-1 ).

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 ( Cl2) 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 ( Q) é dada pela fórmula:
Q = I times t
Onde:
  • I é a corrente elétrica (em Ampères, A)
  • t é o tempo (em segundos, s)
Como o tempo está em horas, precisamos converter para segundos:
t = 2,50 , h times 3600 , sh = 9000 , s
Agora, calculamos a carga:
Q = 3,00 , A times 9000 , s = 27000 , C

Passo 3

Agora, vamos descobrir quantos mols de elétrons foram transferidos durante esse processo. Para isso, usamos a constante de Faraday ( F), que é aproximadamente 96485 , C/mol e^-. A quantidade de mols de elétrons ( ne) é:
ne = QF = 27000 , C96485 , C/mol e^- approx 0,28 , mol e^-

Passo 4

A partir da reação na eletrólise, sabemos que cada molécula de Cl2 necessita de 2 mols de elétrons para ser formada:
2 , Cl^- Cl2 + 2e^-
Então, para cada 2 mols de elétrons, temos 1 mol de Cl2. Assim, a quantidade de mols de cloro produzido ( nCl2) é:
nCl2 = ne2 = 0,28 , mol e^-2 = 0,14 , mol

Passo 5

Por último, vamos calcular o volume de cloro gasoso produzido nas condições de temperatura e pressão padrão (CNTp), onde o volume molar ( Vm) é 22,4 , L/mol. O volume ( V) é dado por:
V = nCl2 times Vm = 0,14 , mol times 22,4 , L/mol approx 3,14 , L

Resposta

O volume de cloro produzido é aproximadamente 3,14 litros.

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