Ano 2023#eletroquimica#eletrolise#solucoes#calculo-estequiometrico

Sobre o tema

A eletrólise da água em meio ácido é um processo eletroquímico fundamental para a produção de hidrogênio e oxigênio. Quando uma solução aquosa de H2SO4 é submetida à eletrólise, a água é decomposta nos seus elementos constituintes, enquanto o ácido sulfúrico atua como eletrólito, aumentando a condutividade iônica. A concentração do ácido aumenta à medida que a água é consumida, permitindo calcular o volume de água eletrolisado pela variação da concentração. No contexto de um dispositivo de emergência subaquático, o entendimento desse fenômeno é crucial para prever o funcionamento e a segurança do sistema.

Tópicos relacionados

  • Eletrólise da água em meio ácido
  • Cálculo estequiométrico em eletrólise
  • Variação de concentração por consumo de solvente
  • Reações no cátodo e ânodo
  • Relação entre pressão e profundidade subaquática

Enunciado

Um drone submarino estava navegando a 90 m de profundidade e a uma pressao de 10 atm, quando o casco sofreu uma avaria. Para traze-lo a superficie, foi acionado um dispositivo de emergencia, que produz hidrogenio por uma celula eletroquimica contendo 2 L de solucao aquosa de H2SO4 com concentracao 2 mol/L. A eletrolise foi encerrada quando o drone atingiu a superficie. Nesse momento, o restante da solucao aquosa de H2SO4 foi analisado nas CNTP, tendo sido verificado que sua concentracao era de 8 mol/L. A unica alternativa correta e:

Alternativas

  • A)

    A uma pressao de 10 atm, o catodo passou a agir como anodo e o anodo como catodo.

  • B)

    A estrutura interna do drone sofreu avarias, porque o H2SO4 decomposto no anodo gerou vapores corrosivos.

  • C)

    O volume de H2O consumido foi de 1,5 L.

  • D)

    A massa de H2SO4 restante foi de 49 g.

  • E)

    O volume da solucao aquosa de H2SO4 reduziu para 75% do seu valor inicial.

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Perguntas frequentes

Por que a concentração de H2SO4 aumenta durante a eletrólise?

Durante a eletrólise, a água é consumida nos eletrodos, enquanto o H2SO4 permanece na solução. Como o volume de solvente diminui, a concentração do ácido aumenta.

Qual é a reação global da eletrólise da água em meio ácido?

2 H2O(l) → 2 H2(g) + O2(g). Nessa reação, a água é decomposta em hidrogênio e oxigênio gasosos.

Como calcular o volume de água consumido na eletrólise a partir da concentração?

Multiplicando o volume inicial pela concentração inicial para obter os mols de soluto. Em seguida, dividindo pelos mols pela concentração final para obter o volume final. A diferença entre os volumes é o volume de água consumido.

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