Na eletrólise aquosa do sulfato de cobre aquoso mostre as todas as equações envolvidas, identifique as semi-reações que irão acontecer no catodo e anodo, seu produtos e a reação global e a diferença de potencial.

Passo 1

Beleza! Vamos lá entender o que a questão está pedindo. Estamos falando sobre eletrólise aquosa do sulfato de cobre. Isso faz parte da química que estuda como a eletricidade pode causar reações químicas em soluções aquosas. Para resolver essa questão, vamos precisar identificar todas as equações envolvidas, descobrir o que acontece no cátodo e no ânodo (as semi-reações), achar a reação global e calcular a diferença de potencial.

Passo 2

Primeiro, vamos escrever a equação química da eletrólise do sulfato de cobre $ CuSO_4 $ em água. Quando dissolvido, o sulfato de cobre se dissocia em íons:
CuSO4
Além disso, a água $ H_2O $ também se dissocia em íons hidrogênio $ H^+ $ e hidroxila $ OH^- $:
CuSO4 Cu^2+ + SO4^2-
Essas são as equações envolvidas na solução aquosa de sulfato de cobre que será submetida à eletrólise.

Passo 3

Agora, vamos identificar o que acontece no cátodo (pólo negativo) e no ânodo (pólo positivo).
No Cátodo:
O cátodo atrai os íons positivos. Aqui, os íons $ Cu^{2+} $ vão ganhar elétrons (redução) para formar cobre metálico:
Cu^2+
Essa é a semi-reação de redução no cátodo.
No Ânodo:
O ânodo atrai os íons negativos. Aqui, os íons $ OH^- $ ou as moléculas de água podem perder elétrons (oxidação). Normalmente, a água é oxidada a oxigênio gasoso:
Cu^2+ + 2e^- Cu(s)
Essa é a semi-reação de oxidação no ânodo.

Passo 4

Vamos agora juntar as semi-reações para obter a reação global da eletrólise:
  1. Redução no cátodo:
Cu^2+ + 2e^- Cu(s)
  1. Oxidação no ânodo:
2H2O O2(g) + 4H^+ + 4e^-
Para balancear, multiplicamos a reação do cátodo por 2 para igualar os elétrons:
2Cu^2+ + 4e^- 2Cu(s)
Agora, somamos as duas semi-reações:
2Cu^2+ + 4e^- + 2H2O 2Cu(s) + O2(g) + 4H^+ + 4e^-
Os elétrons se cancelam, e simplificando:
2Cu^2+ + 2H2O 2Cu(s) + O2(g) + 4H^+
Essa é a reação global da eletrólise do sulfato de cobre aquoso.

Passo 5

Por fim, vamos falar sobre a diferença de potencial. A diferença de potencial é a voltagem necessária para conduzir a eletrólise. Ela depende das potenciais de redução das semi-reações envolvidas.
Usando tabelas de potenciais padrão de redução:
  • Para $ Cu^{2+}/Cu $: $ E^\circ = +0,34, V $
  • Para $ O_2/H_2O $: $ E^\circ = +1,23, V $
A diferença de potencial $ \Delta E $ é calculada pela soma dos potenciais de redução no cátodo e no ânodo:
Cu^2+/Cu âá
Então, a diferença de potencial necessária para a eletrólise é de 0,89 V.

Resposta

A eletrólise aquosa do sulfato de cobre envolve as seguintes equações e reações:
  • EQUAÇÕES ENVOLVIDAS:
    CuSO4 Cu^2+ + SO4^2-
    H2O rightarrow H^+ + OH^-
  • SEMIREAÇÕES:
    • Cátodo (Redução): Cu^2+ + 2e^- Cu(s)
    • Ânodo (Oxidação): 2H2O O2(g) + 4H^+ + 4e^-
  • REACÃO GLOBAL:
    2Cu^2+ + 2H2O 2Cu(s) + O2(g) + 4H^+
  • DIFERENÇA DE POTENCIAL:
    De

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