Uma solução de
é eletrolisada entre eletrodos inertes. 248 mL de
a 742 mmHg e a
são formados no cátodo durante 38 minutos de eletrólise. Quantos mililitros de
medidos nas mesmas condições de temperatura e pressão são obtidos simultaneamente no ânodo?
Resp. 124 mL
Resp. 124 mL
Passo 1
Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos uma solução de ácido sulfúrico (
) que está sendo eletrolisada usando eletrodos inertes. Durante esse processo, 248 mL de gás hidrogênio (
) são formados no cátodo após 38 minutos, sob pressão de 742 mmHg e temperatura de
. A pergunta é: quantos mililitros de gás oxigênio (
) 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:
No ânodo (eletrodo positivo), ocorre a oxidação da água para formar oxigênio:
Passo 3
Observamos as reações e as quantidades de elétrons envolvidas. No cátodo, cada molécula de
necessita de 2 elétrons, enquanto no ânodo, cada molécula de
libera 4 elétrons. Isso significa que para cada molécula de
produzida no ânodo, são necessários 2 moléculas de
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
são produzidos no cátodo, e precisamos encontrar o volume correspondente de
no ânodo. Como a relação é de 2 moléculas de
para 1 molécula de
, a relação de volumes será a mesma.
Passo 5
Aplicando a proporção:
Resolvendo para
:
Resposta
124 mL de
são obtidos no ânodo.