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Brasão do IMEIME 2026/202740 de 40 questões publicadas

Matemática

15 questões
01B02B03C04B05D06D07anul.08B09B10B11A12A13B14C15C

Física

15 questões
16E17C18B19E20E21B22A23C24C25C26D27A28B29D30D

Química

10 questões
31C32A33B34D35E36C37A38B39E40C

Questão 34

Química. Eletrólise — Leis de Faraday.

Uma indústria química realiza o tratamento eletrolítico de soluções contendo íons cloreto para a produção de cloro gasoso, amplamente utilizado na desinfecção de água e em processos industriais. Durante uma etapa do processo, uma corrente elétrica constante de 11 A11\ \mathrm{A} é aplicada por 5252 minutos a uma solução aquosa de cloreto crômico. Considerações: o cloro é liberado no anodo segundo a reação 2 ClX−→ClX2+2 eX−\ce{2Cl^{-} -> Cl2 + 2e^{-}}; constante de Faraday =96 500 C/mol= 96\,500\ \mathrm{C/mol} de elétrons. Assinale a alternativa que apresenta o volume aproximado, em litros, de gás cloro produzido nas CNTP.

  1. 0,180{,}18

  2. 0,360{,}36

  3. 2,02{,}0

  4. 4,04{,}0

    Alternativa correta

  5. 8,08{,}0

Gabarito D

Resolução

A ponte entre a eletricidade e a química é a Primeira Lei de Faraday da eletrólise: a quantidade de matéria transformada num eletrodo é proporcional à carga que atravessou a célula. A carga total é Q=i tQ = i\,t e, como cada mol de elétrons transporta 1 F=96 500 C1\ \mathrm{F} = 96\,500\ \mathrm{C}, o número de mols de elétrons é ne−=Q/Fn_{\mathrm{e^-}} = Q/F. A estequiometria da semirreação anódica converte elétrons em cloro.

1. Carga elétrica total. Convertendo o tempo para segundos: t=52×60=3 120 st = 52 \times 60 = 3\,120\ \mathrm{s}. Logo,

Q=i t=11×3 120=34 320 CQ = i\,t = 11 \times 3\,120 = 34\,320\ \mathrm{C}

2. Quantidade de matéria de elétrons.

ne−=QF=34 32096 500=0,3556 moln_{\mathrm{e^-}} = \frac{Q}{F} = \frac{34\,320}{96\,500} = 0{,}3556\ \mathrm{mol}

3. Quantidade de matéria de cloro. Pela semirreação anódica, 2 mol2\ \mathrm{mol} de elétrons liberam 1 mol1\ \mathrm{mol} de ClX2\ce{Cl2}:

2 ClX−→ClX2+2 eX−⇒nClX2=ne−2=0,35562=0,1778 mol\ce{2Cl^{-} -> Cl2 + 2e^{-}} \qquad \Rightarrow \qquad n_{\ce{Cl2}} = \frac{n_{\mathrm{e^-}}}{2} = \frac{0{,}3556}{2} = 0{,}1778\ \mathrm{mol}

4. Volume nas CNTP. Nas condições normais de temperatura e pressão, 1 mol1\ \mathrm{mol} de gás ideal ocupa 22,4 L22{,}4\ \mathrm{L}:

V=nClX2⋅Vm=0,1778×22,4=3,98 L≈4,0 LV = n_{\ce{Cl2}} \cdot V_m = 0{,}1778 \times 22{,}4 = 3{,}98\ \mathrm{L} \approx 4{,}0\ \mathrm{L}

Observe que o cátion CrX3+\ce{Cr^{3+}} presente na solução é irrelevante para o cálculo: ele participa apenas da semirreação catódica, e o enunciado pede o gás formado no anodo. O mesmo número de elétrons que sai do cloreto no anodo chega ao cátodo, mas isso não altera nClX2n_{\ce{Cl2}}.