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Exercícios sobre eletrólise (com gabarito)

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Este conjunto de exercícios foi elaborado para ajudar estudantes a compreenderem melhor os conceitos envolvidos nesse fenômeno, como a identificação dos produtos formados nos eletrodos, os cálculos relacionados à quantidade de substâncias envolvidas e a interpretação das reações químicas que ocorrem durante o processo.

Por meio das questões resolvidas e comentadas, você poderá testar seus conhecimentos, reforçar aprendizados e desenvolver habilidades essenciais para o domínio do conteúdo.

Questão 1

Uma solução aquosa de NaNO3 foi eletrolisada para a coleta de gases. Os gases foram coletados nos 2 eletrodos através de 2 tubos de ensaio virados de ponta cabeça. Em ambos os tubos foi testada a inflamabilidade, sendo observada uma faísca apenas em um dos tubos. Quais os gases liberados e em qual eletrodo aparece o gás inflamável?

a) H2 e N2 , polo negativo

b) H2 e O2 , polo negativo

c) N2 e O2 , polo positivo

d) H2 e N2 , polo positivo

e) H2 e O2 , polo positivo

Gabarito explicado

Resposta: alternativa B.

Os gases liberados são H2 e O2, onde o gás inflamável que é o hidrogênio é liberado no polo negativo. Para determinarmos a prioridade de descarga dos íons, recorremos à reação de dissociação do sal:

Na N O com 3 subscrito espaço yields Na à potência de plus sign e N O com 3 subscrito à potência de minus sign

Ambos os íons liberados são íons de baixa prioridade de descarga, inclusive em comparação à água. Assim, em cada polo, a água será eletrolisada segundo as reações:

( + ) : 2 H com 2 subscrito O espaço yields O com 2 subscrito espaço mais espaço 4 H à potência de plus sign espaço mais espaço 4 e à potência de minus sign

( - ) : 2 H com 2 subscrito O espaço mais espaço 2 e à potência de minus sign espaço seta para a direita espaço H com 2 subscrito espaço mais espaço 2 O H à potência de minus sign

Ainda com dúvidas? Pergunta ao Ajudante IA do Toda Matéria

Questão 2

Na eletrólise ígnea do hidróxido de magnésio, quais são os produtos formados em cada eletrodo?

a) O2 no polo positivo e Mg0 no polo negativo

b) O2 no polo negativo e Mg0 no polo positivo

c) H2 no polo positivo e Mg0 no polo negativo

d) H2 no polo negativo e Mg0 no polo positivo

e) H2 no polo positivo e O2 no polo negativo

Gabarito explicado

Resposta: alternativa A.

Por ser uma eletrólise ígnea, não há presença de água. Assim, a única possibilidade de descarga em cada polo é proveniente dos íons do hidróxido de magnésio:

Mg abre parênteses O H fecha parênteses com 2 subscrito espaço seta para a direita espaço Mg à potência de 2 plus sign espaço mais espaço 2 O H à potência de minus sign

( + ) : 4 O H à potência de minus sign espaço yields O com 2 subscrito espaço mais espaço 2 H com 2 subscrito O espaço mais espaço 2 e à potência de minus sign

( - ) : Mg à potência de 2 plus sign espaço mais espaço 2 e à potência de minus sign espaço seta para a direita espaço Mg à potência de 0

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Questão 3

Uma solução de uma substância desconhecida foi eletrolisada para a realização de um teste qualitativo. Foram liberados gás oxigênio (O2) e gás hidrogênio (H2). Numa eletrólise ígnea da mesma substância foi formado um metal que oxida com extrema facilidade ao ar livre, além da formação de gás oxigênio novamente. Dentre as substâncias a seguir, qual deve ser esta substância?

a) NaCl

b) Ca(NO3)2

c) LiOH

d) Na2CO3

e) CaCl2

Gabarito explicado

Resposta: alternativa C.

Dentre todas as substâncias listadas, o LiOH, quando sofre dissociação segundo a reação:

Li O H espaço yields Li à potência de plus sign espaço mais espaço O H à potência de minus sign

libera íons OH- responsáveis pela liberação de oxigênio durante a eletrólise, além de íons Li+, que competem com as moléculas de água durante a eletrólise. No caso deste último, pelo fato de o Lítio ser um metal alcalino, ele apresenta pouca prioridade de descarga, portanto a água irá sofrer a eletrólise no seu lugar. Assim, irá ocorrer liberação de H2 segundo a reação:

2 H com 2 subscrito O espaço mais espaço 2 e à potência de minus sign espaço yields H com 2 subscrito espaço mais espaço 2 O H à potência de minus sign

Numa eletrólise ígnea, como não haveria presença de água, o lítio sofreria redução no cátodo, formando lítio metálico:

Li à potência de plus sign espaço mais espaço e à potência de minus sign espaço seta para a direita Li à potência de 0

Sabemos que os metais alcalinos na sua forma metálica sofrem oxidação muito rápida quando expostos ao ar, tanto que são sempre encontrados na natureza na forma de óxidos ou de sais.

Questão 4

Na eletrólise de uma solução de cloreto de sódio (NaCl) são formados gás cloro (Cl2) e gás hidrogênio (H2). Desse modo, em ambos os eletrodos estarão ocorrendo reações simultâneas que podem ser simplificadas por apenas uma reação global. Assinale a alternativa que apresenta a reação global com seu potencial padrão:

(Dados de E0: 2H2O/2OH-,H2 = -0,83V ; Cl2/2Cl- = +1,36V)

a) 2 espaço H com 2 subscrito O espaço mais espaço 2 espaço Cl à potência de minus sign espaço yields H com 2 subscrito espaço mais espaço Cl com 2 subscrito espaço mais espaço 2 espaço O H à potência de minus sign espaço E à potência de 0 espaço igual a espaço mais 2 vírgula 19 V

b) H com 2 subscrito espaço mais espaço Cl com 2 subscrito espaço mais espaço 2 espaço O H à potência de sinal de subtracção espaço fim do exponencial seta para a direita espaço 2 espaço H com 2 subscrito O espaço mais espaço 2 espaço Cl à potência de minus sign espaço E à potência de 0 espaço igual a espaço sinal de subtracção 2 vírgula 19 V

c) 2 espaço H com 2 subscrito O espaço mais espaço 2 espaço Cl à potência de minus sign espaço yields H com 2 subscrito espaço mais espaço Cl com 2 subscrito espaço mais espaço 2 espaço O H à potência de minus sign espaço E à potência de 0 espaço igual a espaço mais 2 vírgula 19 V

d) 2 espaço H com 2 subscrito O espaço mais espaço 2 espaço Cl à potência de minus sign espaço yields H com 2 subscrito espaço mais espaço Cl com 2 subscrito espaço mais espaço 2 espaço O H à potência de minus sign espaço E à potência de 0 espaço igual a espaço sinal de subtracção 2 vírgula 19 V

Gabarito explicado

Resposta: alternativa D.

A dissociação do NaCl leva a formação de Na+ e Cl-. Ambos os íons competem com as moléculas de água para a descarga durante a eletrólise, no entanto, apenas os íons Cl- conseguem ter prioridade na hora de oxidar no eletrodo. Assim, a água reduz no polo negativo, enquanto os íons Cl- oxidam no polo positivo, levando a duas semi-reações:

2 H com 2 subscrito O espaço mais espaço 2 e à potência de minus sign espaço yields H com 2 subscrito espaço mais espaço 2 O H à potência de minus sign espaço E à potência de 0 igual a sinal de subtracção 0 vírgula 83 V2 Cl à potência de minus sign espaço yields Cl com 2 subscrito espaço mais espaço 2 e à potência de minus sign espaço E à potência de 0 espaço igual a espaço sinal de subtracção 1 vírgula 36 V

Como os números de elétrons nas semi-reações é o mesmo, podemos somar ambas as reações para obter a global, resultando em:

2 espaço H com 2 subscrito O espaço mais espaço 2 espaço Cl à potência de minus sign espaço yields H com 2 subscrito espaço mais espaço Cl com 2 subscrito espaço mais espaço 2 espaço O H à potência de minus sign espaço E à potência de 0 espaço igual a espaço sinal de subtracção 2 vírgula 19 V

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Questão 5

Durante o processo de recobreamento de uma peça metálica, foi feito um processo de eletrólise de uma solução de sulfato de cobre II, onde a peça a ser recoberta foi conectada ao cátodo. Foi utilizada uma fonte de energia com uma corrente de 2,5A. O processo durou cerca de 10min. Assinale a alternativa que apresenta a massa aproximada de cobre depositada.

(Dados: Constante de Faraday=96.500C/mol ; MM(Cu)=63,5g/mol)

a) 5g

b) 0,4g

c) 0,5g

d) 4g

Gabarito explicado

Resposta: alternativa C.

Sabendo a corrente e o tempo aplicado no processo, conseguimos calcular a carga total utilizada na eletrólise pela fórmula:

Q espaço igual a espaço i espaço. espaço t

Substituindo os dados da questão (observe que o tempo precisa ser dado em segundos), temos:

Q espaço igual a espaço 2 vírgula 5 espaço. espaço parêntese esquerdo 10 espaço. espaço 60 parêntese direitoQ espaço igual a espaço 1500 C

Como ocorreu depósito de cobre, sabemos que esta foi a reação de redução:

Cu à potência de 2 plus sign espaço mais espaço estreito 2 e à potência de minus sign espaço seta para a direita Cu à potência de 0

Desse modo, para cada 1 mol (massa 63,5g) de íon Cu2+ presente na solução, 2 mol de elétrons são necessários. Pela constante de Faraday, cada mol de elétrons tem carga total de 96500C. Como são necessário 2 mol de elétrons, a carga necessária é 2 . 96500C = 193000C.

Assim, podemos estabelecer uma regra de três:

63 vírgula 5 g espaço menos menos menos menos menos espaço 193000 Cespaço x espaço menos menos menos menos menos menos menos menos espaço 1500 C193000 espaço x espaço igual a espaço 63 vírgula 5 espaço. espaço 1500x espaço igual a espaço 95250 sobre 193000 igual a 0 vírgula 493 g

Questão 6

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Para mais exercícios: Exercícios de química para 2º ano do ensino médio (com respostas explicadas)

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