Uma solução de H2 SO4 é eletrolisada entre eletrodos inertes. 248 mL de H2 a 742 mmHg e a 35^circ C são formados no cátodo durante 38 minutos de eletrólise. Quantos mililitros de O2 medidos nas mesmas condições de temperatura e pressão são obtidos simultaneamente no ânodo?
Resp. 124 mL

Passo 1

Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos uma solução de ácido sulfúrico ( H2SO4) que está sendo eletrolisada usando eletrodos inertes. Durante esse processo, 248 mL de gás hidrogênio ( H2) são formados no cátodo após 38 minutos, sob pressão de 742 mmHg e temperatura de 35^circC. A pergunta é: quantos mililitros de gás oxigênio ( O2) são produzidos no ânodo nas mesmas condições?
Vamos precisar usar conceitos de eletrólise da água, reação de redução e oxidação, e a relação estequiométrica dos gases produzidos.

Passo 2

Primeiro, vamos recordar o que acontece durante a eletrólise da água (ou de uma solução aquosa de ácido sulfúrico). No cátodo (eletrodo negativo), ocorre a redução da água para formar hidrogênio:
2H2O + 2e^- H2 + 2OH^-
No ânodo (eletrodo positivo), ocorre a oxidação da água para formar oxigênio:
2H2O O2 + 4H^+ + 4e^-

Passo 3

Observamos as reações e as quantidades de elétrons envolvidas. No cátodo, cada molécula de H2 necessita de 2 elétrons, enquanto no ânodo, cada molécula de O2 libera 4 elétrons. Isso significa que para cada molécula de O2 produzida no ânodo, são necessários 2 moléculas de H2 no cátodo.

Passo 4

Agora, vamos usar a relação estequiométrica para relacionar os volumes dos gases. Sabemos que, em condições iguais de temperatura e pressão, volumes de gases são diretamente proporcionais às suas quantidades de substâncias (Lei de Avogadro).
Dado que 248 mL de H2 são produzidos no cátodo, e precisamos encontrar o volume correspondente de O2 no ânodo. Como a relação é de 2 moléculas de H2 para 1 molécula de O2, a relação de volumes será a mesma.

Passo 5

Aplicando a proporção:
2 mol de H21 mol de O2 = 248 mL de H2x mL de O2
Resolvendo para x:
x = 248 mL2 = 124 mL

Resposta

124 mL de O2 são obtidos no ânodo.

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