A eletrólise de uma solução aquosa de Na2 SO4 contendo fenolftaleína foi realizada e coletaram-se os dados apresentados na Tabela ao lado. Considere que o experimento foi realizado a uma temperatura de 24^circ C e que foram coletados 5 mL de H2(g).
Responda:
Tabela: Dados coletados em experimento de eletrólise de uma solução aquosa de Na2 SO4.
t(s) i(mA)
0 80
87 90
246 100
340 110
378 120
440 120
a) Escreva as semi-reações de oxidação e redução e a reação global que ocorrem no processo.

Passo 1

Ok, vamos lá! Você tem um exercício sobre eletrólise de uma solução aquosa de sulfato de sódio ( Na2SO4) com fenolftaleína. A tarefa é escrever as semi-reações de oxidação e redução, além da reação global que ocorre nesse processo. Vamos precisar usar conceitos de eletrólise e reações redox para resolver isso.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que acontece na eletrólise de uma solução aquosa. A eletrólise é um processo que usa eletricidade para causar reações químicas que não ocorrem espontaneamente. Na água com Na2SO4, a água ( H2O) é o principal participante das reações redox.

Passo 3

Na eletrólise, temos dois eletrodos: o ânodo (onde ocorre a oxidação) e o cátodo (onde ocorre a redução). Vamos identificar quais reações acontecem em cada eletrodo.

Passo 4

No Cátodo (Redução):
A redução ocorre quando elétrons são ganhos. A água pode ser reduzida para formar hidrogênio gasoso ( H2) e íons hidroxila ( OH^-). A semi-reação de redução é:
2H2O + 2e^- H2 + 2OH^-

Passo 5

No Ânodo (Oxidação):
A oxidação ocorre quando elétrons são perdidos. A água pode ser oxidada para formar oxigênio gasoso ( O2) e íons hidrogênio ( H^+). A semi-reação de oxidação é:
2H2O O2 + 4H^+ + 4e^-

Passo 6

Agora, vamos combinar as duas semi-reações para obter a reação global. Precisamos balancear o número de elétrons cancelados.
Primeiro, multiplicamos a reação de redução por 2 para igualar os elétrons:
2(2H2O + 2e^- H2 + 2OH^-)
4H2O + 4e^- 2H2 + 4OH^-
Agora, somamos com a reação de oxidação:
2H2O O2 + 4H^+ + 4e^-
Somando as duas, os elétrons ( 4e^-) se cancelam:
4H2O + 2H2O 2H2 + 4OH^- + O2 + 4H^+

Passo 7

Simplificando a equação:
6H2O 2H2 + 4OH^- + O2 + 4H^+
Podemos observar que os íons OH^- e H^+ se combinam para formar mais água:
4OH^- + 4H^+ 4H2O
Substituindo na equação anterior:
6H2O 2H2 + O2 + 4H2O
Cancelando 4H2O de ambos os lados:
2H2O 2H2 + O2

Resposta

Semi-reação de Redução (Cátodo):
2H2O + 2e^- H2 + 2OH^-
Semi-reação de Oxidação (Ânodo):
2H2O O2 + 4H^+ + 4e^-
Reação Global:
2H2O 2H2 + O2

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