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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 8 (1º semestre · 2º dia · Grupo 2) da 2ª etapa da UFG 2012

1º semestre · 2º dia · Química: Eletrólise

Em metalurgia, um dos processos de purificação de metais é a eletrodeposição. Esse processo é representado pelo esquema abaixo, no qual dois eletrodos inertes são colocados em um recipiente que contém solução aquosa de \ce{NiCl2}.

Esquema de cuba eletrolítica contendo solução aquosa com íons Ni²⁺(aq) e Cl⁻(aq) e dois eletrodos inertes conectados a uma fonte de corrente contínua com polos negativo e positivo. Ao lado, quadro com "Dados: Constante de Faraday: 96.500 C/mol; Massa Molar do Ni: 59 g/mol".

Baseando-se no esquema apresentado,

a) escreva as semirreações, que ocorrem no cátodo e no ânodo, e calcule a corrente elétrica necessária para depositar 30 g de \ce{Ni_{(s)}} em um dos eletrodos durante um período de uma hora; (3,0 pontos)

b) calcule a massa de \ce{NiCl2}, com excesso de 50%, necessária para garantir a eletrodeposição de 30 g de \ce{Ni_{(s)}}. (2,0 pontos)

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Resolução comentada

a) O cátodo é o eletrodo ligado ao polo negativo da fonte. Nele ocorre a redução, e o íon \ce{Ni^{2+}} vira níquel metálico. No ânodo, ligado ao polo positivo, ocorre a oxidação. Como os eletrodos são inertes, quem se oxida é o íon cloreto, formando gás cloro.

  • Cátodo (redução): \ce{Ni^{2+}(aq) + 2e^- -> Ni(s)}
  • Ânodo (oxidação): \ce{2Cl^-(aq) -> Cl2(g) + 2e^-}

Para a corrente, calculamos a carga necessária:

  1. Quantidade de níquel: n = \dfrac{30}{59} \approx 0{,}508\ \text{mol}
  2. Cada mol de Ni consome 2 mol de elétrons: n_{e^-} = 2 \cdot 0{,}508 \approx 1{,}017\ \text{mol}
  3. Carga: Q = 1{,}017 \cdot 96\,500 \approx 9{,}81\cdot 10^{4}\ \text{C}
  4. Tempo: t = 1\ \text{h} = 3\,600\ \text{s}
i = \frac{Q}{t} = \frac{9{,}81\cdot 10^{4}}{3\,600} \approx 27\ \text{A}

Semirreações acima; corrente \approx 27\ \text{A} (cerca de 27{,}3\ \text{A}).

b) A proporção entre \ce{NiCl2} e Ni é de 1 mol para 1 mol, pois cada fórmula tem um \ce{Ni^{2+}}. A massa molar do \ce{NiCl2} é 59 + 2\cdot 35{,}5 = 130\ \text{g/mol}.

Massa estequiométrica, para depositar 30 g de Ni:

m = 0{,}508\ \text{mol}\cdot 130\ \text{g/mol} \approx 66{,}1\ \text{g}

O excesso de 50% significa usar 1,5 vez essa massa:

m_{\text{total}} = 1{,}5 \cdot 66{,}1 \approx 99\ \text{g}

Massa de \ce{NiCl2} necessária \approx 99\ \text{g}.

Assuntos: Eletrólise, Cálculo estequiométrico.

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Ver como caiu na prova Questão 8 no caderno Grupo 2 da 2ª etapa da UFG 2012

Fonte: UFG 2ª etapa 2012 · 1º semestre · 2º dia · Grupo 2. Prova oficial ↗