Uma das principais aplicações da eletricidade é na produção de alumínio por eletrólise a partir de seu óxido
dissolvido em criolita fundida. Durante a eletrólise, o íon
é reduzido a Al no cátodo. Calcule a massa de alumínio depositada numa célula eletrolítica em que circulou a corrente de 50,0 A durante
.
Passo 1
Beleza, vamos lá! Temos que calcular a massa de alumínio (
) que se formou no cátodo durante a eletrólise do óxido de alumínio (
) dissolvido em criolita fundida. A corrente que passou foi de 50,0 A durante 3 horas.
Matéria envolvida: Eletrólise, Lei de Faraday, reações de redução.
O que precisamos:
- Converter o tempo de horas para segundos.
- Calcular a carga total usando a corrente e o tempo.
- Usar a quantidade de eletricidade para encontrar a quantidade de alumínio depositada.
Passo 2
Primeiro, precisamos converter o tempo de horas para segundos, porque a unidade padrão de corrente elétrica (Ampère) está baseada em segundos.
Passo 3
Agora, vamos calcular a carga total (
) que passou pela célula eletrolítica. A fórmula para isso é:
Onde:
Passo 4
Sabemos que para reduzir um íon de alumínio (
) a alumínio metálico (
), são necessários 3 elétrons por íon.
A quantidade de carga necessária para liberar um mol de elétrons é dada pela constante de Faraday (
):
Então, para cada mol de
, precisaremos de:
Passo 5
Agora, vamos encontrar quantos mols de alumínio serão formados com a carga total de 540000 C.
Usamos a relação:
Passo 6
Finalmente, calculamos a massa de alumínio usando a massa molar do alumínio, que é aproximadamente 26,98 g/mol.
Resposta
A massa de alumínio depositada é aproximadamente 50,3 gramas.