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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 11 (Química) do ITA 2012

Química · Química: Eletrólise

Texto-base das questões 01 a 20 · Química

Constante de Avogadro = 6{,}02 \times 10^{23}\ \text{mol}^{-1}

Constante de Faraday (F) = 9{,}65 \times 10^4\ \text{C}\ \text{mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\ \text{A}\ \text{s}\ \text{mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\ \text{J}\ \text{V}^{-1}\ \text{mol}^{-1}

Volume molar de gás ideal = 22{,}4\ \text{L} (CNTP)

Carga elementar = 1{,}602 \times 10^{-19}\ \text{C}

Constante dos gases (R) = 8{,}21 \times 10^{-2}\ \text{atm}\ \text{L}\ \text{K}^{-1}\ \text{mol}^{-1} = 8{,}31\ \text{J}\ \text{K}^{-1}\ \text{mol}^{-1} = 1{,}98\ \text{cal}\ \text{K}^{-1}\ \text{mol}^{-1} = 62{,}4\ \text{mm}\,\text{Hg}\ \text{L}\ \text{K}^{-1}\ \text{mol}^{-1}

Constante gravitacional (g) = 9{,}81\ \text{m}\ \text{s}^{-2}

DEFINIÇÕES

Pressão de 1\ \text{atm} = 760\ \text{mmHg} = 101\,325\ \text{N}\ \text{m}^{-2} = 760\ \text{Torr}

1\ \text{J} = 1\ \text{N}\ \text{m} = 1\ \text{kg}\ \text{m}^2\ \text{s}^{-2}

Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0\ ^\circ\text{C} e 760\ \text{mmHg}

Condições ambientes: 25\ ^\circ\text{C} e 1\ \text{atm}

Condições-padrão: 25\ ^\circ\text{C} e 1\ \text{atm} ; concentração das soluções = 1\ \text{mol}\ \text{L}^{-1} (rigorosamente: atividade unitária das espécies); sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão.

(s) = sólido . (\ell) = líquido . (g) = gás . (aq) = aquoso . (CM) = circuito metálico . (conc) = concentrado .

(ua) = unidades arbitrárias . [\text{A}] = concentração da espécie química A em \text{mol}\ \text{L}^{-1}.

MASSAS MOLARES

Elemento Químico Número Atômico Massa Molar
(\text{g.mol}^{-1})
Elemento Químico Número Atômico Massa Molar
(\text{g.mol}^{-1})
H 1 1,01 S 16 32,07
Li 3 6,94 Cl 17 35,45
C 6 12,01 K 19 39,10
N 7 14,01 Ca 20 40,08
O 8 16,00 Mn 25 54,94
F 9 19,00 As 33 74,92
Na 11 22,99 Br 35 79,90
Mg 12 24,30 Ag 47 107,90
Al 13 26,98 I 53 126,90
Si 14 28,08 Pt 78 195,08
P 15 30,97 Hg 80 200,59

São feitas as seguintes afirmações a respeito dos produtos formados preferencialmente em eletrodos eletroquimicamente inertes durante a eletrólise de sais inorgânicos fundidos ou de soluções aquosas de sais inorgânicos:

I. Em CaCl_2(l) há formação de Ca(s) no catodo.

II. Na solução aquosa 1\times 10^{-3}\text{ mol.L}^{-1} em Na_2SO_4 há aumento do pH ao redor do anodo.

III. Na solução aquosa 1\text{ mol.L}^{-1} em AgNO_3 há formação de O_2(g) no anodo.

IV. Em NaBr(l) há formação de Br_2(l) no anodo.

Das afirmações acima, está(ão) ERRADA(S) apenas

  1. A
    I e II.
  2. B
    I e III.
  3. C
    II.
  4. D
    III.
  5. E
    IV.
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Resolução comentada

Na eletrólise, o catodo é onde ocorre redução e o anodo é onde ocorre oxidação. Em sal fundido só há os íons do sal. Em solução aquosa, a água também pode reagir.

I (correta). Em \ce{CaCl2} fundido há apenas \ce{Ca^2+} e \ce{Cl-}. No catodo: \ce{Ca^2+ + 2e- -> Ca(s)}.

II (errada). Em \ce{Na2SO4} aquoso, o \ce{SO4^2-} não se oxida, então quem se oxida no anodo é a água:

\ce{2H2O -> O2 + 4H+ + 4e-}

Isso produz \ce{H+} e, portanto, o pH diminui ao redor do anodo (a região fica ácida). O aumento de pH ocorre ao redor do catodo, onde se forma \ce{OH-}.

III (correta). Em \ce{AgNO3} aquoso, o \ce{NO3-} não se oxida, então a água se oxida no anodo, liberando \ce{O2(g)}. No catodo deposita-se \ce{Ag(s)}.

IV (correta). Em \ce{NaBr} fundido, no anodo: \ce{2Br- -> Br2 + 2e-}. O bromo, na temperatura do sal fundido, é obtido como \ce{Br2}, e a afirmação o dá como líquido, o que é aceito pela questão.

Só a afirmação II está errada.

Alternativa C.

Pegadinha: A alternativa C é a que a pegadinha ataca: na II, o aumento de pH ocorre no catodo (formação de \ce{OH-}), mas no anodo o meio fica ácido.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AConsidera a I errada, mas o \ce{Ca^2+} fundido é reduzido a \ce{Ca(s)} no catodo.
  • BA I e a III estão corretas; o erro está na II.
  • DA III está correta: a água se oxida no anodo e forma \ce{O2}, pois o nitrato não se oxida.
  • EA IV está correta: \ce{Br-} se oxida a \ce{Br2} no anodo.

Assunto: Eletrólise.

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Fonte: ITA 2012 · Química. Prova oficial ↗