Questão 19123

ENEM 2010

Química

(ENEM - 2010)

A eletrólise é muito empregada na indústria com o objetivo de reaproveitar parte dos metais sucateados. O cobre, por exemplo, é um dos metais com maior rendimento no processo de eletrólise, com uma recuperação de aproximadamente 99,9%. Por ser um metal de alto valor comercial e de múltiplas aplicações, sua recuperação torna-se viável economicamente.

Suponha que, em um processo de recuperação de cobre puro, tenha-se eletrolisado uma solução de sulfato de cobre (II) (CuSO₄) durante 3 h, empregando-se uma corrente elétrica de intensidade igual a 10A. A massa de cobre puro recuperada é de aproximadamente

Dados: Constante de Faraday F = 96 500 C/mol; Massa molar em g/mol: Cu = 63,5.

0,02 g.

0,04 g.

2,40 g.

35,5 g.

71,0 g.

Gabarito: 35,5 g.

Resolução:

Equação de redução do Cu²⁺ (proveniente do CuSO₄) a Cu⁰:

Cu²⁺_(aq) + e^- ⇌ Cu⁰_(s)

A quantidade de carga envolvida no processo pode ser calculada pela equação:

$Q = icdot t$

em que i ≡ corrente e t ≡ tempo.

$Q = 10Acdot 3h$

1A é igual a 1 C/s

$Q = 10frac{C}{s}cdot 3h$

Conversão do tempo em horas para segundos:

$Q = 10frac{C}{s}cdot 3cdot 3600s$

$Q = 10800C$

A partir da carga elétrica pode-se calcular a quantidade de matéria (em mol) de elétrons utilizados na redução do cobre. Esse cálculo é feito utilizando a constante de Faraday, que relaciona a carga elétrica e a quantidade de matéria de elétrons:

96500 C _____ 1 mol elétrons

108000 C ____ n mol elétrons

$n = frac{108000Ccdot 1mol}{96500C} = frac{1080mol}{965}$

$n = frac{216mol}{193}$

A proporção entre a quantidade de elétrons e a quantidade de Cu⁰ formado é de 2:1. Isto é, para cada 2 mol de elétrons, 1 mol de Cu⁰ é formado. Cálculo da quantidade de matéria de Cu⁰ formado na redução do Cu²⁺ quando ²¹⁶/₁₉₃ mol de elétrons são utilizados:

2 mol elétrons ____________ 1mol Cu⁰

²¹⁶/₁₉₃ mol de elétrons _____ n' mol Cu⁰

$n = frac{frac{216mol}{193}cdot 1mol}{2mol} = frac{216mol}{2cdot 193}$