Físico-Química ⇒ Eletroquímica Tópico resolvido

[jessicabe]

Considere o sistema eletrolítico composto por uma solução aquosa de Cu(NO3)2 (0,10 mol L–1) e por dois eletrodos que não sofrem modificações ao longo da eletrólise. Suponha que uma corrente i passa por este sistema em um intervalo de tempo igual a Δt , provocando a eletrodeposição de x mols de cobre metálico em um dos eletrodos. Considere ainda que este sistema obedece à lei de Faraday (Q = n . Z . F) e que Q= i . Δt, onde: Q = carga elétrica total utilizada na eletrólise;
n = quantidade de matéria do produto (expressa em mol) que é gerado na eletrólise;
Z = número de elétrons transferidos por mol de produto obtido na eletrólise;
F = constante de Faraday.

Com base nas informações acima e supondo-se que a lei de Faraday seja obedecida em sistemas análogos, é correto afirmar:

( ) Se o intervalo de tempo Δt fosse dobrado e a corrente i fosse diminuída pela metade, a quantidade de cobre depositada cairia pela metade.
( ) Se a solução aquosa de Cu(NO3)2 fosse substituída por uma solução aquosa de AgNO3, de igual concentração, mantendo-se a corrente i e o intervalo de tempo Δt inalterados, haveria a deposição de 2x mol de prata metálica.
( ) Se a corrente i e o intervalo de tempo Δt fossem dobrados, a massa de cobre eletrodepositado também seria aumentada em duas vezes.
( ) O cobre metálico seria depositado sobre o cátodo, onde ocorre
um processo de redução.
( ) Se a solução de Cu(NO3)2 fosse substituída por uma solução aquosa de Cr(NO3)3 , de igual concentração, mantendo-se a corrente i e o intervalo de tempo Δt inalterados, haveria a deposição de 1,5x mol de cromo metálico.
( ) A constante de Faraday é igual a carga de um mol de elétrons.
( ) O processo de eletrólise ocorre espontaneamente

[Jigsaw]

Considere o sistema eletrolítico composto por uma solução aquosa de Cu(NO3)2 (0,10 mol L–1) e por dois eletrodos que não sofrem modificações ao longo da eletrólise. Suponha que uma corrente i passa por este sistema em um intervalo de tempo igual a Δt , provocando a eletrodeposição de x mols de cobre metálico em um dos eletrodos. Considere ainda que este sistema obedece à lei de Faraday (Q = n . Z . F) e que Q= i . Δt, onde: Q = carga elétrica total utilizada na eletrólise;
n = quantidade de matéria do produto (expressa em mol) que é gerado na eletrólise;
Z = número de elétrons transferidos por mol de produto obtido na eletrólise;
F = constante de Faraday.

Com base nas informações acima e supondo-se que a lei de Faraday seja obedecida em sistemas análogos, é correto afirmar:

( ) Se o intervalo de tempo Δt fosse dobrado e a corrente i fosse diminuída pela metade, a quantidade de cobre depositada cairia pela metade.
( ) Se a solução aquosa de Cu(NO3)2 fosse substituída por uma solução aquosa de AgNO3, de igual concentração, mantendo-se a corrente i e o intervalo de tempo Δt inalterados, haveria a deposição de 2x mol de prata metálica.
( ) Se a corrente i e o intervalo de tempo Δt fossem dobrados, a massa de cobre eletrodepositado também seria aumentada em duas vezes.
( ) O cobre metálico seria depositado sobre o cátodo, onde ocorre
um processo de redução.
( ) Se a solução de Cu(NO3)2 fosse substituída por uma solução aquosa de Cr(NO3)3 , de igual concentração, mantendo-se a corrente i e o intervalo de tempo Δt inalterados, haveria a deposição de 1,5x mol de cromo metálico.
( ) A constante de Faraday é igual a carga de um mol de elétrons.
( ) O processo de eletrólise ocorre espontaneamente

jessicabe, tentaremos responder item a item, caso alguem discorde, favor se manifestar:

Com base nas informações acima e supondo-se que a lei de Faraday seja obedecida em sistemas análogos, é correto afirmar:

( ) Se o intervalo de tempo Δt fosse dobrado e a corrente i fosse diminuída pela metade, a quantidade de cobre depositada cairia pela metade.

FALSA. De acordo com a equação Q = n . Z . F onde Q= i . Δt, n permanece constante.

( ) Se a solução aquosa de Cu(NO3)2 fosse substituída por uma solução aquosa de AgNO3, de igual concentração, mantendo-se a corrente i e o intervalo de tempo Δt inalterados, haveria a deposição de 2x mol de prata metálica.

FALSA. De acordo com a equação indicada abaixo, haveria deposição de x mols de prata metálica:

[tex3]2\ AgNO_3+H_2O\rightarrow 2\ H^++2\ NO3^-+\frac{1}{2}O_2+2\ Ag^0[/tex3]

Código: Selecionar tudoSHIFT+Click na eq = ZOOM

[tex3]2\ AgNO_3+H_2O\rightarrow 2\ H^++2\ NO3^-+\frac{1}{2}O_2+2\ Ag^0[/tex3]

( ) Se a corrente i e o intervalo de tempo Δt fossem dobrados, a massa de cobre eletrodepositado também seria aumentada em duas vezes.

FALSA. De acordo com a equação indicada abaixo a massa de cobre eletrodepositado seria muitiplicada por 4:

Q = n . Z . F onde Q= i . Δt

i . Δt = n . Z . F
2i . 2Δt = 4.n . Z . F
4(i. Δt) = 4.(n . Z . F)

( ) O cobre metálico seria depositado sobre o cátodo, onde ocorre um processo de redução.

VERDADEIRA. De acordo com a equação indicada abaixo o cobre metálico seria depositado no cátodo:

[tex3]Cu^{+2}+2\ e^-\rightarrow Cu^0[/tex3]

Código: Selecionar tudoSHIFT+Click na eq = ZOOM

[tex3]Cu^{+2}+2\ e^-\rightarrow Cu^0[/tex3]

(redução/cátodo)

( ) Se a solução de Cu(NO3)2 fosse substituída por uma solução aquosa de Cr(NO3)3 , de igual concentração, mantendo-se a corrente i e o intervalo de tempo Δt inalterados, haveria a deposição de 1,5x mol de cromo metálico.

FALSA. De acordo com a equação indicada abaixo, haveria deposição de x mols de cromo metálico:

[tex3]2\ Cr(NO_3)_3+3\ H_2O\rightarrow 6\ H^++6\ NO_3^-+\frac{3}{2}\ O_2+2\ Cr^0[/tex3]

Código: Selecionar tudoSHIFT+Click na eq = ZOOM

[tex3]2\ Cr(NO_3)_3+3\ H_2O\rightarrow 6\ H^++6\ NO_3^-+\frac{3}{2}\ O_2+2\ Cr^0[/tex3]

( ) A constante de Faraday é igual a carga de um mol de elétrons.

VERDADEIRA. A constante de Faraday é igual a carga de um mol de elétrons.

( ) O processo de eletrólise ocorre espontaneamente

FALSA. O processo de eletrólise ocorre espontaneamente de forma não espontânea.

[ickol]

Jigsaw, você poderia explicar como formou as equações da segunda e da quinta alternativas?

[Jigsaw]

Jigsaw, você poderia explicar como formou as equações da segunda e da quinta alternativas?

ickol, esssa equação é o resultado do PROCESSO ELETROLÍTICO:

Eletrólise = a energia elétrica é transformada em energia química
Pilha = a energia química é transformada em energia elétrica.

Eu costumo utilizar uma tabela de facilidade de descarga para resolver exercícios de eletrólise:

FORUM TTB FACILIDADE DE DESCARGA.jpg (37.55 KiB) Exibido 1935 vezes

Desta forma temos a decomposição do AgNO3 e da H2O:

[tex3]2\ \text{AgNO}_3\rightarrow \cancel{2\ \text{Ag}^{+}}+2\ \text{NO}_3^{-}[/tex3]

Código: Selecionar tudoSHIFT+Click na eq = ZOOM

[tex3]2\ \text{AgNO}_3\rightarrow \cancel{2\ \text{Ag}^{+}}+2\ \text{NO}_3^{-}[/tex3]

[tex3]\cancel{2}\ \text{H}_2\text{O}\rightarrow 2\ \text{H}^++\cancel{2\ \text{OH}^-}[/tex3]

Código: Selecionar tudoSHIFT+Click na eq = ZOOM

[tex3]\cancel{2}\ \text{H}_2\text{O}\rightarrow 2\ \text{H}^++\cancel{2\ \text{OH}^-}[/tex3]

pólo negativo (catodo): [tex3]\cancel{2\ \text{Ag}^{+}}+\cancel{2\ \text{e}^-}\rightarrow 2\ \text{Ag}^0[/tex3]

Código: Selecionar tudoSHIFT+Click na eq = ZOOM

[tex3]\cancel{2\ \text{Ag}^{+}}+\cancel{2\ \text{e}^-}\rightarrow 2\ \text{Ag}^0[/tex3]

pólo positivo (ânodo): [tex3]\cancel{2\ \text{OH}^-}\rightarrow \cancel{\text{H}_2\text{O}}+\frac{1}{2}\text{O}_2+\cancel{2\ \text{e}^-}[/tex3]

Código: Selecionar tudoSHIFT+Click na eq = ZOOM

[tex3]\cancel{2\ \text{OH}^-}\rightarrow \cancel{\text{H}_2\text{O}}+\frac{1}{2}\text{O}_2+\cancel{2\ \text{e}^-}[/tex3]

======================================================================

[tex3]2\ \text{AgNO}_{3(aq)}+\text{H}_2\text{O}_{(l)}\rightarrow 2\ \text{Ag}_{(s)}+2\ \text{H}^+_{(aq)}+2\ \text{NO}_{3(aq)}^{-}+\frac{1}{2}\text{O}_{2(g)} [/tex3]

Código: Selecionar tudoSHIFT+Click na eq = ZOOM

[tex3]2\ \text{AgNO}_{3(aq)}+\text{H}_2\text{O}_{(l)}\rightarrow 2\ \text{Ag}_{(s)}+2\ \text{H}^+_{(aq)}+2\ \text{NO}_{3(aq)}^{-}+\frac{1}{2}\text{O}_{2(g)} [/tex3]

(reação global)

Note que entre os cátions o Ag+ teve > facilidade de descarga que o H+
Note que entre os ânions o OH- teve > facilidade de descarga que o NO3-

[lmtosta]

Concordo plenamente com a resolução do Jigsaw!!!!!!!!

Apenas algumas pequenas considerações sobre a montagem das 2 reações de decomposição e outras 2 semi-reações, usadas para obter a equação global de eletrodeposição da prata em eletrodo inerte:

1) Faltou o coeficiente "2" na decomposição do AgNO3 em seus íons constituintes para fechar a estequiometria na equação;
2) Na semi-reação de redução da prata, no cátodo, os íons prata estão representados como bivalentes, quando na verdade são monovalentes. Pela própria equação é possível ver que se tivermos 2 Ag(2+), equivalentes, precisaríamos de 4 elétrons proporcionalmente para reduzir a prata e obtermos a forma nativa, metálica, Ag, pois se cada Ag(2+) possuísse 2 elétrons a menos do que a forma nativa, então 2 equivalentes precisariam do dobro de elétrons.

Como cada prata é monovalente, temos que:
2 Ag(+) + 2 elétrons --> 2 Ag (s).

Mas, enfim, nada que desmereça a resolução do caro colega!!!!!!!!