Durante quanto tempo deve-se passar uma corrente de 800 mA em uma solução diluída de H2 SO4 para produzir 500,0 mL de H2 ?
Resp: 88 min e 27 s

Passo 1

Ok, vamos lá! O enunciado está pedindo para descobrir quanto tempo precisamos passar uma corrente elétrica de 800 mA em uma solução diluída de H2SO4 para produzir 500,0 mL de H2. Aqui, estamos lidando com eletrólise, que é o processo de usar eletricidade para causar uma reação química. Para resolver isso, vamos precisar entender a relação entre a corrente elétrica, a quantidade de gás produzido e o tempo necessário.

Passo 2

Primeiro, vamos converter o volume de hidrogênio ( H2) de mililitros para litros, já que as unidades padrão para gases costumam ser em litros.
500,0 mL = 0,500 L

Passo 3

Agora, vamos usar a Lei de Faraday, que relaciona a quantidade de carga elétrica (em coulombs) necessária para produzir uma certa quantidade de substância. A equação geral é:
n = QzF
onde:
  • é a quantidade de mols do gás produzido,
  • é a carga elétrica em coulombs,
  • é o número de elétrons transferidos na reação,
  • é a constante de Faraday ( ).

Passo 4

Precisamos descobrir quantos mols de H2 correspondem a 0,500 L. Para isso, usamos a equação dos gases ideais:
PV = nRT
Assumindo que estamos às condições padrão de temperatura e pressão (25°C e 1 atm), temos:
n = PVRT
onde:
  • n = 1 times 0,5000,0821 times 298 approx 0,0204 , mol ,
  • ,
  • ,
  • (25°C + 273).
Calculando:

Passo 5

Para produzir uma molécula de H2, precisamos de 2 elétrons (já que cada átomo de hidrogênio doa um elétron). Portanto, .

Passo 6

Agora, vamos rearranjar a equação de Faraday para encontrar a carga elétrica Q = n times z times F :
Q = 0,0204 times 2 times 96485 approx 3942 , C
Substituindo os valores:

Passo 7

Sabendo a carga elétrica Q = I times t Rightarrow t = QI e a corrente t = 39420,800 approx 4927,5 , segundos , podemos encontrar o tempo usando a relação:
A corrente é de 800 mA, que é igual a 0,800 A.
Calculando:

Passo 8

Vamos converter o tempo de segundos para minutos e segundos:
4927,5 , s div 60 approx 82 , minutos , e , 7,5 , segundos

Resposta

Demora aproximadamente 82 minutos e 8 segundos para produzir 500,0 mL de H2 com uma corrente de 800 mA.

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