IME/ITA(IME) Eletroquímica Tópico resolvido

Aqui deverão ser postadas questões desses vestibulares e de outras instituições militares (EN, CN, EsPCEx etc.).

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mahriana
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Dez 2012 17 07:42

(IME) Eletroquímica

Mensagem não lida por mahriana »

Um certo fabricante produz pilhas comuns, nas quais o invólucro de zinco funciona como anodo, enquanto que o catodo é inerte. Em cada uma, utilizam-se 5,87 g de dióxido de manganês, 9,2 g de cloreto de amônio e um invólucro de zinco de 80 g. As semi-reações dos eletrodos são:

Zn \rightarrow  Zn^+2 + 2e -
NH_4^+ MnO_2 + e- \rightarrow 1/2 Mn_2O_3 + NH_3 + 1/2 H_2O

Determine o tempo que uma destas pilhas leva para perder 50% de sua carga, fornecendo uma corrente constante de 0,08 A. Dado:Constante de Faraday: F = 96.500 C
Resposta

Gabarito 11,32 horas

Última edição: mahriana (Seg 17 Dez, 2012 07:42). Total de 2 vezes.



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VALDECIRTOZZI
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Dez 2012 17 08:16

Re: (IME) Eletroquímica

Mensagem não lida por VALDECIRTOZZI »

Somando as duas semi-reações, temos:

Zn^o \rightarrow Zn^{2+} + 2e^-
2NH_4^++2MnO_2+ 2e^- \rightarrow Mn_2O_3+2NH_3+H_2O

Obteremos:

Zn^o+2NH_4^++2MnO_2 \rightarrow Zn^{2+}+Mn_2O_3+2NH_3+ H_2O

Calculemos o número de mols de cada reagente:

n_{Zn}=\frac{m_{Zn}}{M_{Zn}}=\frac{80}_65,4}=1,2232 \ mol
n_{NH_4C\ell}=\frac{m_{NH_4C\ell}}{M_{NH_4C\ell}}=\frac{9,2}{53,5}=0,17196 \ mol
n_{MnO_2}=\frac{m_{MnO_2}}{M_{MnO_2}}=\frac{5,87}{87}0,06747  \ mol

Inspecionando-se os reagentes, verifica-se que o MnO_2 é o reagente limitante:

Então temos: 2 \ mol \ de \  MnO_2 \rightarrow 2 \ mol \ de \ e^- o que corresponde a 2 \ . \ 96500 \ C

Portanto 2 \ mol \ de \ MnO_2 \ fornecem \ 193.000 \ C

Ora, para perder 50% da carga, deven ser consumidos metade dos números de mols de MnO_2 existente, ou seja:

\grac{0,06747}{2}=0,033735 \ mol

Então temos:

2 \ mol \ de \ MnO_2 fornecem 193.000 \ C
0,033735 \ mol \ de \ MnO_2 fornecerão 3.255,2475 \ C

temos \ que: Q=i \ . t \Longleftrightarrow 3.255,2475=0,08 \ . t \Longleftrightarrow t = 40.692,84375 \ s = 11,303 \ h = 11  \ h \ 18 \ min aproximadamente.

Espero ter ajudado!

Última edição: VALDECIRTOZZI (Seg 17 Dez, 2012 08:16). Total de 2 vezes.


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mahriana
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Dez 2012 17 08:43

Re: (IME) Eletroquímica

Mensagem não lida por mahriana »

Inspecionando-se os reagentes, verifica-se que o MnO_2
é o reagente limitante:
Por favor poderia especificar como encontrou o reagente limitante ? Foi através da análise do número de mols de cada reagente presente?
Última edição: mahriana (Seg 17 Dez, 2012 08:43). Total de 1 vez.



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VALDECIRTOZZI
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Re: (IME) Eletroquímica

Mensagem não lida por VALDECIRTOZZI »

Sim , repare que tenho 1,22 mol de Zn, e pela estequiometria, preciso de 2,44 de MnO_2, o que não possuo. Usando raciocínio semelhante cheagamos à conclusão que o zinco limita.
Um abraço.

Última edição: VALDECIRTOZZI (Seg 17 Dez, 2012 10:05). Total de 1 vez.


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