Questão 75 da FUVEST 2005

Question

Com a finalidade de niquelar uma peça de latão, foi montado um circuito, utilizando-se fonte de corrente contínua, como representado na figura.

Esquema de circuito de eletrólise em que dois eletrodos estão imersos em solução aquosa de NaCl: à esquerda, uma barra de níquel (Ni) ligada ao polo negativo da fonte de corrente contínua, com indicação do sentido dos elétrons; à direita, uma barra de latão ligada ao polo positivo através de uma chave aberta. Abaixo, a legenda indica: Latão = liga de cobre e zinco.

No entanto, devido a erros experimentais, ao fechar o circuito, não ocorreu a niquelação da peça. Para que essa ocorresse, foram sugeridas as alterações:
I. Inverter a polaridade da fonte de corrente contínua.
II. Substituir a solução aquosa de \ce{NaCl} por solução aquosa de \ce{NiSO4}.
III. Substituir a fonte de corrente contínua por uma fonte de corrente alternada de alta freqüência.

O êxito do experimento requereria apenas

A
a alteração I.
B
a alteração II.
C
a alteração III.
D
as alterações I e II.
E
as alterações II e III.

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 75 da FUVEST 2005

1ª fase · Química: Eletrólise

Com a finalidade de niquelar uma peça de latão, foi montado um circuito, utilizando-se fonte de corrente contínua, como representado na figura.

Esquema de circuito de eletrólise em que dois eletrodos estão imersos em solução aquosa de NaCl: à esquerda, uma barra de níquel (Ni) ligada ao polo negativo da fonte de corrente contínua, com indicação do sentido dos elétrons; à direita, uma barra de latão ligada ao polo positivo através de uma chave aberta. Abaixo, a legenda indica: Latão = liga de cobre e zinco.

No entanto, devido a erros experimentais, ao fechar o circuito, não ocorreu a niquelação da peça. Para que essa ocorresse, foram sugeridas as alterações:
I. Inverter a polaridade da fonte de corrente contínua.
II. Substituir a solução aquosa de \ce{NaCl} por solução aquosa de \ce{NiSO4}.
III. Substituir a fonte de corrente contínua por uma fonte de corrente alternada de alta freqüência.

O êxito do experimento requereria apenas

A
a alteração I.
B
a alteração II.
C
a alteração III.
D
as alterações I e II.
E
as alterações II e III.

Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.

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Resolução comentada

Para niquelar, os íons \ce{Ni^{2+}} precisam ser reduzidos sobre a peça de latão: \ce{Ni^{2+} + 2e^- -> Ni}. Redução ocorre no cátodo, o polo negativo da fonte. Portanto a peça deve estar ligada ao polo negativo.

Na figura, o níquel está ligado ao polo negativo e o latão ao positivo. Assim, o latão é o ânodo e sofre oxidação (o zinco e o cobre se dissolvem), e o níquel é o cátodo. Isso é o contrário do necessário.

Alteração I: inverter a polaridade deixa o latão como cátodo e o níquel como ânodo, que se oxida e fornece \ce{Ni^{2+}}: \ce{Ni -> Ni^{2+} + 2e^-}.
Mas a solução é de \ce{NaCl}, sem íons \ce{Ni^{2+}} no início. No cátodo, a água se reduziria mais facilmente que o \ce{Na+}, com liberação de \ce{H2}. Os íons \ce{Ni^{2+}} formados no ânodo estariam em quantidade muito pequena, e a deposição não seria eficiente. Por isso é preciso a alteração II, que fornece \ce{Ni^{2+}} em solução.
Alteração III: com corrente alternada os eletrodos trocam de função continuamente, e não há deposição líquida de níquel sobre a peça.

Logo, são necessárias I e II, e a III não serve.

Alternativa D.

Por que as outras alternativas estão erradas

ASó inverter a polaridade não basta: em NaCl não há \ce{Ni^{2+}} suficiente, e no cátodo a água é reduzida, liberando \ce{H2}.
BTrocar a solução por \ce{NiSO4} não resolve se a peça continua no polo positivo (ânodo), onde ela se oxida em vez de receber níquel.
CA corrente alternada inverte constantemente os polos, então não há deposição contínua de níquel.
EA alteração III é inadequada, e falta inverter a polaridade.

Assunto: Eletrólise.

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