Uma solução de ácido sulfúrico foi eletrolisada durante um período de 35,0 minutos, empregando-se eletrodos inertes. O hidrogênio produzido no cátodo foi recolhido sobre a água à pressão total de 752 mmHg e à temperatura de 28^circ C. Se o volume de H2 foi de 145 mL , qual era a corrente média de eletrólise? (A pressão de vapor da água a 28^circ C é de 28 mmHg ).
Resp. 0,515 A

Passo 1

Vamos resolver um exercício de eletrólise do ácido sulfúrico. Precisamos calcular a corrente média utilizada durante o processo de eletrolise. Para isso, vamos usar conceitos de eletroquímica, leis dos gases e relações entre carga elétrica e quantidade de substância produzida.

Passo 2

Primeiro, precisamos determinar a pressão parcial do hidrogênio ( H2) produzido. Sabemos que a pressão total é de 752 mmHg e a pressão de vapor da água a 28^circ C é de 28 mmHg. A pressão parcial do hidrogênio será:
PH2 = Ptotal - Págua = 752, mmHg - 28, mmHg = 724, mmHg á

Passo 3

Agora, vamos converter a pressão de mmHg para atm, pois a constante dos gases geralmente é usada nessa unidade. Sabemos que 1, atm = 760, mmHg:
PH2 = 724, mmHg760, mmHg/atm approx 0,953, atm

Passo 4

Em seguida, usamos a Lei dos Gases Ideais para encontrar o número de mols de H2 produzidos. A Lei dos Gases Ideais é dada por:
PV = nRT
Onde:
  • P é a pressão em atm
  • V é o volume em litros
  • n é o número de mols
  • R é a constante dos gases ( 0,0821, L·atm/mol·K)
  • T é a temperatura em Kelvin
Primeiro, convertemos o volume de mL para litros e a temperatura para Kelvin:
V = 145, mL = 0,145, L
T = 28,^circ C + 273 = 301, K
Agora, resolvemos para n:
n = PVRT = 0,953, atm times 0,145, L0,0821, L·atm/mol·K times 301, K approx 0,00565, mol

Passo 5

Sabemos que cada molécula de H2 é formada por 2 elétrons transferidos na reação de redução. Portanto, a quantidade de carga ( Q) necessária para produzir n mols de H2 é:
Q = n times 2 times F
Onde F = 96485, C/mol é a constante de Faraday.
Q = 0,00565, mol times 2 times 96485, C/mol approx 1090, C

Passo 6

Agora, para encontrar a corrente ( I), usamos a relação entre carga, corrente e tempo:
I = Qt
O tempo ( t) deve estar em segundos. Dado que o processo durou 35,0 minutos:
t = 35,0, min times 60, s/min = 2100, s
Portanto,
I = 1090, C2100, s approx 0,519, A
Arredondando para três casas decimais, encontramos:

Resposta

A corrente média de eletrólise foi de 0,515 A.

Exercícios relacionados