Durante quanto tempo deve-se passar uma corrente de 800 mA em uma solução diluída de
para produzir
de
?
Resp: 88 min e 27 s
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
para produzir 500,0 mL de
. 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 (
) de mililitros para litros, já que as unidades padrão para gases costumam ser em litros.
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:
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
correspondem a 0,500 L. Para isso, usamos a equação dos gases ideais:
Assumindo que estamos às condições padrão de temperatura e pressão (25°C e 1 atm), temos:
onde:
-
, -
, -
, -
(25°C + 273).
Calculando:
Passo 5
Para produzir uma molécula de
, 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
:
Substituindo os valores:
Passo 7
Sabendo a carga elétrica
e a corrente
, 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:
Resposta
Demora aproximadamente 82 minutos e 8 segundos para produzir 500,0 mL de
com uma corrente de 800 mA.
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