Questão 67352

IME
  1. Química
  2. Química

(IME - 2021/2022 - 2ª fase)

Uma célula eletrolítica dotada de eletrodos de platina é preenchida com 1 L de uma solução 4 M de NaCl puro em água bidestilada. Em seguida, faz-se percorrer pela mesma, por 5 horas, 21 minutos e 40 segundos, uma corrente de 5 A, ocorrendo desprendimento de cloro e hidrogênio. Decorrido o tempo mencionado, a corrente é desligada e a solução remanescente é evaporada, obtendo-se um resíduo sólido. Calcule a massa do resíduo obtido.

Dados:

Massas molares: Na = 23g • mol-1 ; O = 16g • mol-1 e H = 1g • mol-1 Constante de Faraday: F = 96500 C • mol-1

Gabarito:

Resolução:

2 NaCl(aq) → 2 Na+(aq) + 2 Cl-(aq)

2 H2O(l) → 2 H+(aq) + 2 OH-(aq)

Cátodo: 2 H+(aq) + 2 e- → H2(g)

Ânodo: 2 Cl-(aq) → Cl2(g) + 2 e-

Global: 2 NaCl(aq) + 2 H2O(l) → 2 Na+(aq) + 2 OH-(aq) + H2(g) + Cl2(g)

i=frac{Q}{t}

Q = i • t

i = 5A

t = 19 300 s

herefore Q = 5 C/s • 19 300 s

Q = 96500 C

Constante de Faraday

F = 96 500 C • mol-1

Portanto, decorrido o tempo mencionado, a quantidade de matéria de elétrons que passa pela célula eletrolítica é de 1 mol. O sólido obtido após a evaporação da água é o NaOH e o NaCl em excesso.

• Cálculo da massa de NaOH formado na eletrólise:

Da proporção estequiométrica:

2 mol elétrons ------------ 2 mol NaOH

1 mol elétrons ------------ n

n = 1 mol NaOH

MM NaOH = MM Na + MM O + MM H

MM NaOH = 23 g • mol-1 + 16 g • mol-1 + 1 g • mol-1

MM NaOH = 40 g • mol-1

MM = m/n

herefore m = MM • n

m = 40 g • mol-1 • 1 mol

m = 40 g

• Cálculo da massa de NaCl em excesso.

C_{sol.} = frac{n_{NaCl}}{V_{sol.}}

n_{NaCl} = C_{sol.}cdot V_{sol.}

n_{NaCl} = 4molcdot L^{-1}cdot 1L^{-1}

n_{NaCl} = 4mol

2 NaCl(aq) + 2 H2O(l) → 2 Na+(aq) + 2 OH-(aq) + H2(g) + Cl2(g)

Da proporção estequiométrica, 1mol de NaCl forma 1mol de NaOH. A quantidade de NaCl necessária para formar 1mol de NaOH é 1mol. Portanto, a quantidade de NaCl que resta após o fim da reação é 3mol.

• Cálculo da massa de 3mol de NaCl:

MM_{NaCl} = frac{m_{NaCl}}{n_{NaCl}}

m_{NaCl;excesso} = MM_{NaCl}cdot n_{NaCl}

m_{NaCl;excesso} = 58,5gcdot mol^{-1}cdot 3mol

m_{NaCl;excesso} = 175,5g

• Cálculo da massa de resíduo sólido:

m_{res.;sol.} = m_{NaOH} + m_{NaCl;excesso}

m_{res.;sol.}=40g+175,5g = 215,5g



Questão 992

IME
  1. Física
  2. Física

(IME 2007) 

O gráfico acima apresenta a velocidade de um objeto em função do tempo. A aceleração média do objeto no intervalo de tempo de 0 a 4t é:   

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Questão 993

IME
  1. Física
  2. Física

(IME 2007) Um cubo de material homogêneo, de lado L = 0,4 m e massa M = 40 kg, está preso  à extremidade superior de uma mola, cuja outra extremidade está fixada no fundo de um recipiente vazio. O peso do cubo provoca na mola uma deformação de 20 cm. Coloca-se água no recipiente até que o cubo fique com a metade de seu volume submerso. Se a massa específica da água é , a deformação da mola passa a ser: 

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Questão 994

IME
  1. Física
  2. Física

(IME 2007)  Uma nave em órbita circular em torno da Terra usa seus motores para assumir uma nova órbita circular a uma distância menor da superfície do planeta. Considerando desprezível a variação da massa do foguete, na nova órbita: 

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Questão 995

IME
  1. Física
  2. Física

(IME 2007) Um gás ideal sofre uma expansão isotérmica, seguida de uma compressão adiabática. A variação total da energia interna do gás poderá ser nula se, dentre as opções abaixo, a transformação seguinte for uma:

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