Questão 74 do ENEM 2010

Question

A eletrólise é muito empregada na indústria com o objetivo de reaproveitar parte dos metais sucateados. O cobre, por exemplo, é um dos metais com maior rendimento no processo de eletrólise, com uma recuperação de aproximadamente 99,9%. Por ser um metal de alto valor comercial e de múltiplas aplicações, sua recuperação torna-se viável economicamente.

Suponha que, em um processo de recuperação de cobre puro, tenha-se eletrolisado uma solução de sulfato de cobre (II) (\ce{CuSO4}) durante 3 h, empregando-se uma corrente elétrica de intensidade igual a 10\ \text{A}. A massa de cobre puro recuperada é de aproximadamente

Dados: Constante de Faraday \text{F} = 96\ 500\ \text{C/mol}; Massa molar em g/mol: \text{Cu} = 63{,}5.

A
0{,}02\ \text{g}.
B
0{,}04\ \text{g}.
C
2{,}40\ \text{g}.
D
35{,}5\ \text{g}.
E
71{,}0\ \text{g}.

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 74 do ENEM 2010

1º dia · Ciências da Natureza · H26 · Química: Eletrólise

A eletrólise é muito empregada na indústria com o objetivo de reaproveitar parte dos metais sucateados. O cobre, por exemplo, é um dos metais com maior rendimento no processo de eletrólise, com uma recuperação de aproximadamente 99,9%. Por ser um metal de alto valor comercial e de múltiplas aplicações, sua recuperação torna-se viável economicamente.

Suponha que, em um processo de recuperação de cobre puro, tenha-se eletrolisado uma solução de sulfato de cobre (II) (\ce{CuSO4}) durante 3 h, empregando-se uma corrente elétrica de intensidade igual a 10\ \text{A}. A massa de cobre puro recuperada é de aproximadamente

Dados: Constante de Faraday \text{F} = 96\ 500\ \text{C/mol}; Massa molar em g/mol: \text{Cu} = 63{,}5.

A
0{,}02\ \text{g}.
B
0{,}04\ \text{g}.
C
2{,}40\ \text{g}.
D
35{,}5\ \text{g}.
E
71{,}0\ \text{g}.

Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.

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Resolução comentada

Na eletrólise, a massa depositada depende da carga elétrica que passa pela solução. A carga é Q = i \cdot t, com o tempo em segundos.

Tempo: 3\ \text{h} = 3 \times 3600 = 10\,800\ \text{s}.
Carga: Q = 10 \times 10\,800 = 108\,000\ \text{C}.
Semirreação de redução do cobre: \ce{Cu^{2+} + 2 e^- -> Cu}. Cada mol de Cu exige 2 mol de elétrons, ou seja, 2 \times 96\,500 = 193\,000\ \text{C}.
Regra de três:

\frac{63{,}5\ \text{g}}{193\,000\ \text{C}} = \frac{m}{108\,000\ \text{C}}

m = \frac{63{,}5 \times 108\,000}{193\,000} \approx 35{,}5\ \text{g}

O fator 2 vem da carga 2+ do cobre no \ce{CuSO4}. Se ele fosse esquecido, o resultado seria o dobro, cerca de 71\ \text{g}.

Alternativa D.

Pegadinha: A alternativa E engana quem esquece os 2 mol de elétrons por mol de Cu; as alternativas A e B pegam quem não converte horas em segundos.

Por que as outras alternativas estão erradas

AUsa o tempo em horas (ou ordem de grandeza errada) em vez de converter para segundos.
BTambém erra a conversão do tempo, resultando em massa minúscula.
CNão corresponde a nenhum cálculo correto; valor muito abaixo do obtido com 108 000 C.
EEsquece que o Cu²⁺ recebe 2 elétrons e usa 96 500 C por mol de Cu, dobrando a massa.

Assunto: Eletrólise.

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