Uma solução de sulfato de zinco foi eletrolisada por 30,0 min a uma corrente constante de 0,750 A usando-se eletrodos de platina. Neste tempo, 0,393 g de zinco metálico foi depositado sobre o catodo, no qual também foi observado desprendimento de hidrogênio gasoso. Considerando que o objetivo da eletrólise era a eletrodeposição de um filme de zinco no catodo, qual foi o rendimento deste processo?

Passo 1

Beleza, vamos lá! Você me mandou um exercício sobre eletrólise, especificamente sobre a eletrodeposição de zinco em uma solução de sulfato de zinco. A gente vai precisar usar a Lei de Faraday para calcular o rendimento desse processo. Basicamente, queremos descobrir quão eficiente foi a deposição de zinco no cátodo comparando o que foi realmente depositado com o que teoricamente poderia ser depositado usando a corrente aplicada.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a quantidade de carga elétrica que passou pelo sistema durante a eletrólise. A carga elétrica ( Q = I times t ) é igual à corrente ( 30,0 min times 60 s/min = 1800 s ) multiplicada pelo tempo ( Q = 0,750 , A times 1800 , s = 1350 , C ).
A corrente fornecida foi de 0,750 A e o tempo foi de 30,0 minutos. Mas precisamos converter os minutos para segundos para usar na fórmula.
Então,

Passo 3

Agora, vamos usar a Lei de Faraday para encontrar a quantidade teórica de zinco que poderia ser depositada com essa carga. A fórmula é:
m = Q times Mn times F
Onde:
  • m = 1350 , C times 65,38 , g/mol2 times 96485 , C/mol é a massa de zinco depositada.
  • é a carga elétrica (1350 C).
  • é a massa molar do zinco (65,38 g/mol).
  • é o número de elétrons transferidos por átomo de zinco na reação de deposição. Para o zinco, porque cada átomo de Zn perde dois elétrons.
  • é a constante de Faraday ( ).
Substituindo os valores:

Passo 4

Vamos calcular isso:
m = 1350 times 65,382 times 96485
m = 88203192970
m approx 0,457 , g
Então, teoricamente, com essa carga, poderíamos depositar cerca de 0,457 g de zinco.

Passo 5

Agora, sabemos que na prática foram depositados apenas 0,393 g de zinco. Para encontrar o rendimento ( eta = ( Massa realMassa teórica ) times 100% ), usamos a fórmula:
eta = ( 0,393 , g0,457 , g ) times 100% ó
Substituindo:
eta approx 86,0%

Resposta

O rendimento do processo de eletrodeposição de zinco foi de aproximadamente 86,0%.

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