Na eletrólise de NaCl aquoso, quantos litros de Cl2(g) (nas CNTP) são gerados por uma corrente de 16,8 A por um período de 90,0 min?

Passo 1

Beleza, vamos lá! Você tem um exercício sobre eletrólise da solução aquosa de NaCl e quer saber quantos litros de gás Cl2 são produzidos quando passa uma corrente de 16,8 A por 90 minutos. Para resolver isso, vamos usar conceitos de eletroquímica, especificamente as leis de Faraday, que relacionam a quantidade de carga elétrica com a quantidade de substância química formada ou consumida durante a eletrólise.

Passo 2

Primeiro, precisamos calcular a carga total que passa pelo sistema durante os 90 minutos. A carga elétrica ( Q) é dada por:
Q = I times t
Onde:
  • I é a corrente (16,8 A)
  • t é o tempo em segundos
Como o tempo está em minutos, vamos converter para segundos:
90,0 min times 60 s/min = 5400 s
Então:
Q = 16,8 , A times 5400 , s = 90720 , C

Passo 3

Agora, vamos descobrir quantos mols de elétrons estão representados por essa carga. Para isso, usamos a constante de Faraday ( F), que é aproximadamente 96485 , C/mol. A quantidade de mols de elétrons ( ne^-) é:
ne^- = QF = 90720 , C96485 , C/mol approx 0,94 , mol

Passo 4

Na eletrólise da água com NaCl, o cloro gasoso é produzido no ânodo. A reação para a produção de Cl2 envolve a transferência de 2 elétrons por molécula de cloro:
2 , Cl^- Cl2(g) + 2e^-
Isso significa que 2 mols de elétrons produzem 1 mol de Cl2. Então, a quantidade de mols de Cl2 ( nCl2) é:
nCl2 = ne^-2 = 0,94 , mol2 = 0,47 , mol

Passo 5

Finalmente, vamos calcular o volume de Cl2 gasoso produzido nas Condições Normais de Temperatura e Pressão (CNTP), onde 1 mol de gás ocupa 22,4 litros. Então:
V = nCl2 times 22,4 , L/mol = 0,47 , mol times 22,4 , L/mol approx 10,5 , L

Resposta

Serão gerados aproximadamente 10,5 litros de Cl2 nas CNTP.

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