Enunciado
Química - Princípios de Química: Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente - 5ª Edição - Peter Atkins, Loretta Jones e Leroy Laverman- Ed: 5º - Capítulo 13.1 - Ex. 68
13.68- Thomas Edison enfrentou o problema de medir a eletricidade que cada um dos seus clientes usava. Sua primeira solução foi usar um “coulômetro” de zinco, uma célula eletrolítica em que a quantidade de eletricidade é determinada pela medida da massa de zinco depositada. Somente ma parte da corrente usada pelo cliente passava pelo coulômetro. (a) Que massa de zinco seria depositada em um mês (31 dias) se 1,0 mA de corrente passasse pela célula continuamente ? (b) Uma solução alternativa para esse problema é coletar o hidrogênio produzido por uma eletrólise e medir seu volume. Que volume seria armazenado em 298 K e 1,00 bar nas mesmas condições ?
Passo 1
a)Gente, a primeira coisa a fazer aqui é usar aquela fórmula para calcular a quantidade de carga:
Q = i x t
Q = 1 x 10-3 x 24 x 3600 x 31 = 2678,4 C
Agora, que nós já temos a quantidade de carga necessária para essa eletrólise nós temos que descobrir quantos mols de elétrons correspondem a essa carga, para isso vamos analisar a semi-reação de redução:
Zn2+ (aq) + 2 e- → Zn (s)
Isso quer dizer que:
2 mol e- ----- 2 x 96500 C
x ----- 2678,4 C
x = 0,0278 mol e-
Passo 2
Para descobrirmos a quantidade de massa de zinco depositada, vamos relacionar a massa de zinco com a quantidade de elétrons:
63,5 g Zn ----- 2 mol e-
y ----- 0,0278 mol e-
y = 0,88265 g
São depositados cerca de 0,88 g de zinco.
Passo 3
b) Gente, a primeira coisa a fazer aqui é usar aquela fórmula para calcular a quantidade de carga:
Q = i x t
Q = 1 x 10-3 x 24 x 3600 x 31 = 2678,4 C
Agora, que nós já temos a quantidade de carga necessária para essa eletrólise nós temos que descobrir quantos mols de elétrons correspondem a essa carga, para isso vamos analisar a semi-reação de redução:
2H2O (l) + 2e- → H2(g) + 2OH-(aq)
Isso quer dizer que:
2 mol e- ----- 2 x 96500 C
x ----- 2678,4 C
x = 0,0278 mol e-
Passo 4
Vamos relacionar a massa de água com a quantidade de elétrons:
18 g H2O ----- 2 mol e-
y ----- 0,0278 mol e-
y = 0,5004 g
Caramba, essa resposta não tem nada a ver com volume. E agora ???
Até esse momento esse item era igual ao anterior, no entanto, como ele quer saber o volume de hidrogênio, vamos fazer mais uma estequiometria, relacionando a quantidade de massa de água necessária para a eletrólise e o número de mols de gás hidrogênio :
18 g H2O ----- 1 mol H2
0,5004 g H2O ----- z
Z = 0,0278 mols
Pra finalizar esse item (ufa !), vamos usar aquela fórmula para de gases. Sabem do que eu tô falando ????
PV = nRT (Só pra lembrar : 1 bar = 0,987 atm)
0,987 V = 0,0278 x 0,082 x 298
V = 0,69 L
O volume de gás hidrogênio produzido foi 0,69 L
Resposta
a)0,88 g
b)),69 L