Questão 9

Gabarito:

I, II e IV.

Resolução:

Na eletrólise aquosa do CuSO₄, vão ocorrer as seguintes reações químicas:

Dissociação do CuSO₄ ⇒ CuSO₄ → Cu⁺² + SO₄^-2

Ionização da água ⇒ 2 H₂O → H₃O⁺ + OH^-

Para o polo positivo (ânodo - barra de cobre) serão direcionados as cargas negativas, ou seja, SO₄^-2 e OH^-. Além disso, o cobre não é um eletrodo inerte, por isso, também pode oxidar. Dentre esses, o Cu tem maior facilidade de descarga (vide imagem) e por isso irá oxidar.

A reação de oxidação do Cu pode ser representada pela equação:

Cu → Cu⁺² + 2 e^-

Já no polo negativo (cátodo - prego de ferro) estarão as cargas positivas, ou seja, Cu⁺² e H⁺. Dentre esses, o Cu⁺² tem maior facilidade de descarga (vide imagem) e por isso irá reduzir.

A reação de redução do Cu⁺² pode ser representada pela equação:

Cu⁺² + 2 e^- → Cu

Analisando cada uma das afirmativas:

I - Correta. O prego de ferro está conectado ao polo negativo da bateria, por isso, atrairá as cargas positivas: Cu⁺² e H⁺. Dentre esses, o Cu⁺² irá reduzir segundo a equação Cu⁺² + 2 e^- → Cu, formando cobre metálico.

II - Correta. A  barra de cobre está conectada ao polo positivo, portanto, irá competir na oxidação com o SO₄^-2 e OH^-. Dentre esses, a prioridade de descarga é do cobre, que irá oxidar segundo a equação Cu → Cu⁺² + 2 e^-. Nesse processo oxidativo, a placa de cobre sofrerá desgaste já que o cobre metálico se transforma em Cu⁺² que se encontra em solução.

III - Incorreta. Para saber a massa de cobre, considerando os dados fornecidos, utiliza-se a equação:

Sendo Q = carga [C] ; i = corrente (A); t = tempo (s).

Substituindo os valores:

De acordo com a reação de redução do cobre (Cu⁺² + 2 e^- → Cu), a proporção estequiométrica entre elétron e cobre metálico é 2:1, o que, considerando a massa molar do cobre, implica:

2 mol de elétron ------ 1 mol de Cu

2 mol de elétron ------ 64 g de Cu

Para relacionar a carga com a massa de cobre, é necessário saber qual a carga equivalente a 2 mol de elétron, para isso, utiliza-se o dado fornecido:

1 mol de elétron ------- 96500 C

2 mol de elétron -------- x

x = 193000 C 

Portanto, a regra de três pode ser reescrita como:

193000 C ----- 64 g de Cu

Como calculado anteriormente, a carga total que passa no sistema é de 2895 C, portanto, é possível calcular a massa de Cu formada com essa carga:

193000 C ----------- 64 g de Cu

2895 C -------------- y

 y = 0,96 g de Cu

Portanto, a massa de cobre metálico depositada é 0,96 g e não 2,45 g.

IV - Correta. No cátodo - polo negativo - ocorre uma disputa de descarga entre Cu⁺² e H⁺, sendo a prioridade do Cu⁺² que irá reduzir segundo a equação Cu⁺² + 2 e^- → Cu.

V - Incorreta. O ferro não participa da oxirredução, então não está na reação global.

 

Considerando apenas as afirmativas corretas, o gabarito é letra A.