Exercícios resolvidos de Eletrólise

Pessoal, antes de fazer os exercícios, sugiro que deem uma conferida em nossa parte teórica sobre eletrólise, tenho certeza que vai ajudar muito vocês na hora de resolver as questões. Clique aqui

Exercícios

Questão 1. (UFMG) Um método industrial utilizado para preparar sódio metálico é a eletrólise de cloreto de sódio puro fundido. Com relação à preparação de sódio metálico, é INCORRETO afirmar que:

a) a formação de sódio metálico ocorre no eletrodo negativo. 

b) a eletrólise é uma reação espontânea.

c) a quantidade, em mol, de cloro (Cl2) formada é menor que a de sódio metálico.

d) a quantidade de sódio metálico obtido é proporcional à carga elétrica utilizada.

Questão 2. Na obtenção de prata por eletrólise de solução aquosa de nitrato de prata, o metal se forma no:

a) cátodo, por redução de íons Ag⁺
b) cátodo, por oxidação de íons Ag⁺
c) cátodo, por redução de átomos de Ag
d) ânodo, por redução de íons Ag⁺
e) ânodo, por oxidação de átomos de Ag.

Questão 3. Obtém-se magnésio metálico por eletrólise do MgCl2 fundido. Nesse processo, a semirreação que ocorre no cátodo é:

a) Mg²⁺ + Mg^2- → Mg
b) Mg²⁺ + 2 e- → Mg
c) 2 Cl^- + 2 e- → Cl2
d) Mg²⁺ + 2 e- → Mg
e) 2 Cl^-+ 2 e → Cl2

Questão 4. Assinale a alternativa incorreta:

a) Eletrólise Ígnea é a reação química provocada pela passagem de corrente elétrica através de um composto iônico fundido

b) Eletrólise aquosa é a reação química provocada pela passagem de corrente elétrica por meio de uma solução aquosa e um eletrólito.

c) Com a eletrólise, podemos produzir substâncias na indústria química como soda cáustica e hipocloritos.

d) A d.d.p. negativa indica que a reação é espontânea e que poderá ser usada para gerar corrente elétrica

e) Na eletrólise de uma solução aquosa de KI, o íon iodeto, quando volta a ser átomo, perde um elétron.

Questão 5. Considere as reações:

F2 + 2 e- → 2 F^-  Eº = +2,87 V
Cl2 + 2 e- → 2 Cl^-   Eº = +1,36 V
Br2 + 2 e- → 2 Br^-   Eº = +1,09 V
I2 + 2 e- → 2 I^-   Eº = +0,54 V

Facilidade de descarga na eletrólise: OH^- > F^-. Com base nos dados, pode-se afirmar que o único processo possível de obtenção de Fe2, a partir de NaF, é a:

a) reação com cloro
b) reação com bromo
c) reação com iodo
d) eletrólise de NaF(ag)
e) eletrólise de NaF(l)

Questão 6. O cloro é usado no tratamento da água e de esgoto e na obtenção de produtos orgânicos, como os pesticidas. Quase todo cloro é obtido industrialmente da eletrólise da solução saturada de NaCl em água.

Os gases formados no ânodo e no cátodo, respectivamente, da célula eletrolítica, são:

Dados:

Cl2 + 2 e- → Cl^-   Eº = + 1,36 V
2 H3O + 2 e- → H2 + 2 H2O   Eº = 0,0 V

a) Cl2 e H2
b) Cl2 e H2O
c) H2 e Cl2
d) H2O e Cl2
e) H2O e H2

Questão 7.  O voltômetro de Hoffman (ilustração abaixo) é usado para realizar a eletrólise da água:

Se a eletrólise de uma solução diluída de H2SO4 produziu no cátodo 20 mL do gás hidrogênio, pode-se afirmar que o volume do oxigênio produzido no ânodo, ao mesmo tempo, foi de:

a) 5 mL
b) 10 mL
c) 15 mL
d) 20 mL
e) 40 mL

Questão 8. Considere as semirreações:

Fe²⁺ + 2 e- → Fe  Eº = - 0,41 V
Cu²⁺ + 2 e- → Cu  Eº = + 0,34 V
O2 + 2 H2O + 4 e- → 4 OH^-    Eº = + 0,40 V

A Estátua da Liberdade está no porto de Nova York e, portanto, em ambiente marinho. Ela consiste em uma estrutura de ferro sobre a qual estão rebitadas placas de cobre que dão forma à figura.

a) Qual o efeito do ambiente marinho sobre as placas de cobre? Explique utilizando reações químicas

b) Por que não foi uma boa ideia ter cobre em contato com o ferro? Justifique.

Questão 9. No intervalo de um jogo de futebol da seleção brasileira, para aliviar a tensão, Vinícius resolveu aplicar seus conhecimentos de química e descobriu qual o desgaste da cápsula de zinco da pilha de seu rádio, durante os 90 minutos da partida.

Dados: 1 F = 96.500 C; massa molar do Zn = 65 g/mol

Considerando que a quantidade de carga envolvida é igual a 1.930 C, a cápsula de zinco da pilha sofreu um desgaste de:

a) 0,1625 g
b) 0,1300 g
c) 0,3275 g
d) 0,6500 g
e) 0,7630 g

Questão 10. A eletrólise de certo composto iônico XY fundido, sob corrente elétrica de 1 ampère, durante 9,65*10⁴ segundos, foi suficiente para depositar certa massa de metal X que, em gramas corresponde à metade do valor de sua massa molar. Sendo assim, conclui-se que o número de carga do íon X é:

Dados: 1 F = 9,65 * 10⁴ C

a) 1+
b) 2+
c) 3+
d) 1-
e) 2-

Questão 11. O alumínio é um metal leve e muito resistente, tendo diversas aplicações industriais. Esse metal passou a ser explorado economicamente a partir de 1886 com a implementação do processo Héroult-Hall.

O alumínio é encontrado geralmente na bauxita, minério que apresenta alto teor da alumina (Al2O3). O processo Héroult-Hall consiste na redução do alumínio presente na alumina (Al2O3) para alumínio metálico, por meio de eletrólise. A semirreação de redução é representada por:

Al³⁺ + 3 e- → Al

Se uma cela eletrolítica opera durante uma hora, passando carga equivalente a 3.600 F, a massa de alumínio metálico produzida é:

a) 32,4 kg
b) 9,72 kg
c) 27,0 kg
d) 96,5 kg
e) 3,60 kg

Questão 12. O alumínio metálico é produzido eletroliticamente a partir da bauxita Al2O3 . H2O. Se F é a carga de um mol de elétrons, qual a carga necessária para produzir alumínio a partir de um mol de bauxita?

a) 5 F
b) 6 F
c) 2 F
d) 2 F/3
e) 3 F/2



Respostas:


Questão 1.

Resposta correta é b)

1º passo: Montar a equação do cloreto de sódio fundido:

NaCl → Na⁺ + Cl^-

Como neste caso o NaCl está fundido, ele é a própria solução aquosa. 

No ânodo (+), O Cl^- será atraído, ocorrendo a oxidação:

2 Cl^- → 2 e- + Cl2

Lembre-se de multiplicar a equação por 2, pois será formado uma molécula de cloro (Cl2) e não apenas um átomo (Cl). 

No catodo (-), o Na⁺ será atraído, e é lá que ocorrerá a redução:

Na⁺ + e- → Naº

Dessa forma, verificamos que a letra a) está correta.

Vamos analisar agora a letra b):

Como se trata de uma eletrólise os processos não são espontâneos, porque os elétrons recebidos por determinado elemento serão forçados a voltar ao elemento que o doou. 

Assim sendo, a alternativa b) é incorreta!

Vamos analisar a alternativa c)

Se observarmos as semirreações, a cada dois elétrons, o Na+ forma um mol a mais. 

Questão 2. 

Resposta correta letra a)

Em uma solução aquosa de AgNO3: 

As semirreações serão:

AgNO3 →  Ag⁺ + NO3^-
H2O → H⁺ + OH^-

No catodo, a disputa de descarga será dada em Ag⁺ e H⁺, quem é prevalecido é o Ag⁺

Sabemos também que no catodo ocorre redução, portanto:

Ag⁺ + e-  → Agº


Questão 3.

Resposta correta letra d)

A questão visa a obtenção do Mg metálico.

MgCl2 → Mg²⁺ + Cl^-

Como é fundido, ele é a própria solução aquosa - esse é um exemplo de eletrólise ígnea, onde ocorre a fusão da substância.

No catodo, ocorre redução, e ele é o polo (-), portanto o Mg⁺ será atraído para esse eletrodo.

Mg²⁺ + 2e-  → Mgº


Questão 4.

Respos correta é a d)

Vamos analisar cada uma das alternativas:

As alternativas a),b) e c) podem ser confirmadas como verdadeira em nossa parte teórica, confira aqui

d) Em pilhas, quando a d.d.p. é negativa significa que a reação não é espontânea, portanto, essa é a alternativa errada

.
e)  Vamos escrever as semirreações:

KI  → K⁺ + I^-

H2O →  H⁺ + OH^-

No catodo, entre K⁺ e H⁺ é prevalecido para a descarga do H⁺ já que o K⁺ pertence a família 1A.

No anodo entre I^- e OH^- é prevalecido para sofrer descarga o I^-.

No anodo ocorre a oxidação, observe:

I^- → Iº + e-

Ou seja, quando ele deixa de ser íon e volta a ser átomo, ele perde um elétron para isso, então essa é correta.


Questão 5. 

Resposta correta é a e)

Temos que ter a reação a partir de NaF: 

Nas alternativas a), b) e c), o cloro, bromo e o iodo tem preferência de descarga sobre o íon F^-, portanto caso fosse realizado a eletrólise, o F2 não seria formado, apenas formaria Cl2, Br2 ou I2.  

Portanto, teremos que fazer a eletrólise ígnea do NaF ou a eletrólise aquosa.

Veremos abaixo qual dará certo:

• Eletrólise aquosa do NaF: 

F2 + 2 e- → 2 F^-

H2O → H⁺ + OH^-

Se realizarmos em meio aquoso, haverá a eletrólise apenas da H2O, pois a descarga do OH- prevalecido sobre F-, e teremos apenas H+ para reagir. 

• Eletrólise Ígnea do NaF

NaF → Na⁺ + F^-

No anodo (+), teremos:

2 F^- → F2 + 2 e-

No catodo (-), teremos:

Na⁺ + e- → Naº

Portanto, esse é o único caso que teremos a formação do F2 como visto.

Questão 6. 

Resposta correta letra a)

1º passo: Montar a reação de uma solução saturada de NaCl. 

NaCl → Na⁺ + Cl^-
H2O → H⁺ + OH^-

No anodo, entre Cl^- e OH^-, a preferência é para o Cl^- então ficará:

2 Cl^- → Cl2 + 2 e-

No catodo, entre Na⁺ e H⁺, a preferência é para o H⁺, ficando então da seguinte forma: 

2 H⁺ + 2e- → H2

Portanto, os gases formados serão:

Anodo: Cl2 (gás cloro)

Catodo: H2 (gás hidrogênio)

Questão 7.

Resposta correta letra b) 

1º passo: Montagem da reação de H2SO4 em meio aquoso:

H2SO4 → H⁺ + SO4^2-

H2O → H⁺ + OH^-

No catodo (-), teremos:

2 H⁺ + 2 e- → H2

No anodo (+), teremos:

2 OH^- → H2O +  1/2 O2 + 2 e-

A formação de 1 mol de H2 foi equivalente a 20 mL, logo, ao formar 1/2 mol de O2, o volume será equivalente a metade desse valor, 10 mL. 

Questão 8. 

Vamos discutir um pouco sobre as alternativas:

a) O Eº de redução do ambiente marinho é maior do que o Eº de redução do cobro. Dessa forma, se ambos estiverem em contato ocorrerá uma d.d.p. entre esses dois produtos.

Como o Eº é menor para o cobre, será ele quem sofrerá oxidação. 

Mas, o cobre em contato com o ferro (que tem Eº menor em relação ao cobre), será ele quem sofrerá oxidação, sendo então o metal de sacrifício. Logo, nesta situação o cobre não sofrerá oxidação em ambiente marinho, e sim o ferro. 

b) Com o passar dos anos, o contato elétrico entre as placas de cobre e a estrutura de ferro, através dos rebites, foi diminuindo devido à corrosão dos rebites e o efeito da proteção catódica criado pela pilha acima se reduziu.

Questão 9. 

Resposta correta é a letra d)

Zn²⁺+ 2 e- → Znº

1 mol de Zn ---- 2 mols de elétrons

1 mol de elétrons ------ 96.500 C
2 mols de elétrons -------    x
x = 193.000 C


65 ------ 193.000 C
 y  -------     1930 C

y = 1930 * 65 / 193.000
y = 0,65 g


Questão 10.

Resposta correta letra b)

XY →  X^a+ + Y^b-

No anodo (+):

Y^-b → Y + b

No catodo (-):

X^a+ + a → X

i = 1 A
t = 9,65 * 10⁴ segundos

Q = i * t
Q = 1 * 9,65 10⁴

Q = 9,65 10⁴ C

A carga envolvida nesse processo é igual a 96.500 C. Porém, essa quantidade de carga consegue aplicar apenas meio mol da massa do metal, equivalente a 1 mol de elétron. Para que seja 1 mol inteiro, deverá ser equivalente a 2 mols de elétron. 

Logo, o íon X é 2+.

Questão 11. 

Resposta correta letra a)

Al³⁺ + 3 e- → Alº

Transformação de 1 hora em segundos:

1 hora ------- 60 minutos

1 minuto------ 60 segundos
60 minutos ----------- x

x = 3600 segundos

1 mol ------- 3 mols de elétron
1 mol de elétron ----- 1 F

Logo, 3 mols de elétrons = 3 F

Massa de aluminio = 27 g

1 mol de Al ---- 3 F

27 g  --------- 3 F
 y    ---------  3600 F

y = 32400 g = 32,4 kg


Questão 12.

Resposta correta letra b)

Al2O3 → 2 Al³⁺+ 3 O^2-

Al³⁺ + 3 e- → Alº

1 mol de bauxita ------  2 mols de alumínio
1 mol de Al³⁺ ---------- 1 mol de alumínio 

Como reação global (considerando as multiplicações), teremos:

2 Al³⁺ + 6 e- → 2 Al


Espero que os exercícios ajudem vocês! 
Bons estudos.