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Disciplina: Química
______________________________________________________
Projeto desenvolvido pelo Instituto Atitude Social (INSAS). E-mail: insas@yahoo.com.br
A união de atitudes determinando trabalhos sociais.
VESTIBULAR 2016
Prof. Elio Ferreira
H8 – Identificar etapas em processos de obtenção,
transformação, utilização ou reciclagem de recursos
naturais, energéticos ou matérias-primas, considerando
processos biológicos, químicos ou físicos neles
envolvidos.
Algumas aplicações da eletrólise:
 Obtenção de substâncias simples: gás cloro (Cl2),
gás hidrogênio (H2), gás oxigênio (O2) etc.
 Processos de revestimento de objetos com cromo
(cromação), niquel (niquelação), ouro, prata etc.
 Recarga de pilhas e baterias.
A eletrólise é um processo, no qual utilizamos íons,
então vale à pena recorda o conceito de íon e seus tipos:
Íon – Espécie química em que o número de prótons é
diferente do número de elétrons
Cátion – íon positivo em
que o número de prótons
é maior que o número de
elétrons.
Ânion - íon negativo em
que o número de prótons é
menor que o número de
elétrons.
Os íons são espécies químicas altamente estáveis e, que
para sair de seu estado estável é necessário fornecer
grande energia a eles, isso fará com que o cátion recebe
seu(s) elétron(s) perdido(s) e o ânion doe seu(s) elétron(s)
ganho(s), isso fará com que os íons percam sua carga
elétrica, chamamos esse processo de descarga de íons.
Tome nota » descarga de um íon se refere à perda da
carga elétrica do íon.
Como podemos fazer a eletrólise?
A eletrolise é realiza em uma cuba eletrolica, composta
por:
 Uma fonte continua de energia eletrica (pilha ou
bateria);
 Uma substância eletrolitica no estado líquido;
 Fio condutor;
 Duas placas de metal (inertes ou não) que
funcionaram como eletrodos.
Veja a figura a seguir:
 Para que a eletrólise ocorra é necessário que os
íons tenham “liberdade de movimento” seja por
fusão (eletrólise ígnea), seja por dissolução em um
“solvente ionizado”, que, em geral, é a água
(eletrólise em solução).
Tome nota » eletrólito é uma substância que conduz
corrente elétrica em solução.
Partes de uma célula eletrolítica
a) Ânodo » Placa que sofre oxidação e é o pólo positivo
da cuba eletrolítica.
b) Cátodo » Pólo negativo da cuba eletrolítica, em que
ocorre a redução.
Eletrólise Ígnea
É o tipo de eletrólise que é realizado com o eletrólito
fundido. Normalmente são realizadas eletrólises ígneas de
bases e sais.
Na eletrolise ígnea, se utiliza de eletrodos inertes (que
não participam da reação), geralmente platina ou grafite,
que são ligados aos pólos positivo e negativo da pilha.
 O eletrodo ligado ao pólo positivo do gerador é o
ânodo, sendo, portanto, onde ocorre a oxidação com a
partida dos elétrons que farão a descarga dos ânions:
𝐴 𝑥−
→ 𝐴 + 𝑦𝑒−
Reação de Oxidação
 O eletrodo ligado ao pólo negativo do gerador é o
cátodo, sendo, portanto, onde ocorre a redução com a
chegada dos elétrons que farão a descarga dos cátions:
Cy+
+ ye−
→ C
Reação de Redução
Exemplo: Eletrólise ígnea da CaCl2.
Transformações Químicas e Energia
ELETROLISE
É o processo não espontâneo que converte energia
elétrica em energia química por meio de descargas de
íons que transformam íon em substâncias simples.
ELETRÓLISE
CHIMIE
Projeto desenvolvido pelo Instituto Atitude Social (INSAS). E-mail: projetoise@yahoo.com.br
A união de atitudes determinando trabalhos sociais.
Observemos que:
Eletrólise em solução aquosa
Como já se sabe para que ocorra eletrólise é necessário
que haja íons em solução, que pode ser conseguido pela
solubilização de um composto em água. Como por
exemplo:
NaCl
H2O
Na+
+ Cl−
Porém, ocorre na água um processo espontâneo
chamado de auto-ionização da água, isto é:
2H2O → H3O3+
+ OH−
Apesar das baixas concentrações dos íons H3O+
e
OH-
suas presenças na solução não podem ser
ignoradas, de fato, haverá a competição entre os íons
da substância solubilizada e os íons da água.
Como a eletrolise é um processo seletivo, apenas
uma espécie de cátion e uma de ânion se
descarregara.
A partir de observação experimental da eletrólise de
solução de diversos eletrólitos foi elaborada uma tabela de
prioridade de descarga no cátodo (redução dos ânions) e
no ânodo (oxidação dos cátions).
1. Fila de descarga dos cátions - Deve-se comparar o
caráter oxidante dos ânions presentes e da própria água,
isto é, quando mais facilmente um metal de oxidar,
menor será a possibilidade de ele receber elétrons.
Desta forma, o metal menos reativo é o que descarrega
primeiro:
2. Fila de descarga dos ânions - Para a redução, que
ocorre no eletrodo negativo, deve-se comparar o caráter
redutor dos cátions presentes e da própria água. Aqui se
leva em consideração a eletronegatividade do ânion
(tendência de atrair elétrons), isto é, quanto mais
eletronegativo menor será a possibilidade de ele perder
os elétrons ganhos. Desta forma, o ânion menos
eletronegativo é o que descarrega primeiro:
Exemplos:
01. Eletrólise do cátion da água e do ânion do sal
Exemplo: Eletrólise do NaCl
02. Eletrólise do cátion do sal e do ânion da água
Exemplo: Eletrólise do Zn(NO3)
03. Eletrólise do cátion e do ânion do sal
Exemplo: Eletrólise do NiBr2
04. Eletrólise do cátion e do ânion da água
Exemplo: Eletrólise da H2O
Aspecto Quantitativos da Eletrólise
Com o conhecimento que temos hoje sobre os
processos eletroquímicos podemos dizer que:
A relação entre a massa e a corrente elétrica para
processos eletroquímicos foi proposta pelo químico inglês
Michael Faraday. Em 1834, Faraday (após uma série de
experimentos) chegou à conclusão a que a massa da
substância eletrolisada é diretamente proporcional à
quantidade de eletricidade que atravessa a solução.
E com alguns conhecimentos da Física, obteremos a
Equação Geral da Eletroquímica:
m =
i x t x MM
96.500 x nº de elétrons
Onde:
m – massa (g)
i – corrente elétrica (A, ampéer)
t – tempo (s)
MM – massa molar (g/mol)
EXEMPLO 1 Na eletrólise de uma solução de sulfato de
cobre, utilizando uma corrente de 100 A, obtêm-se 3,175
g de cobre no cátodo. Qual o tempo gasto nesse
processo?
EXEMPLO 2 Calcule a massa de cobre metálico
depositada por uma corrente elétrica de 1,93 A que
atravessa uma solução de sulfato cúprico durante 10 min
(Cu = 63,5 g/mol).
Para que estudar isso?
A espessura da camada metálica de proteção
anticorrosiva depende do metal depositado, do tempo
de eletrólise e da intensidade da corrente elétrica
empregada, nos processos indústrias então é
importante o controle de material depositado.
“A partir da relação entre a quantidade de eletricidade
que percorre o sistema eletrolítico e a massa molar
das substâncias é possível prever a massa das
substâncias formadas ou transformadas por
eletrólise”.
CHIMIE
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PRATIQUE SUAS HABILIDADES
01. (PUC) Dados:
E (volts)
F2 + 2e−
→ 2F−
+ 2,87
Cl2 + 2e−
→ 2Cl−
+ 1,36
Br2 + 2e−
→ 2Br−
+ 1,09
I2 + 2e−
→ 2I−
+ 0,54
Facilidade de descarga na eletrólise: OH- > F-.
Com base nos dados anteriores, pode-se afirmar que
o único processo possível na obtenção de F2, a partir
de NaF, é a:
a) Reação com o cloro. b) Reação com o bromo.
c) Reação com o iodo. d) Eletrólise de NaF(aq).
e) Eletrólise de NaF(l).
02. (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 3h, empregando-se uma
corrente elétrica de intensidade igual a 10A. A massa
de cobre puro recuperada é de aproximadamente
Dados: Constante de Faraday F = 96500C/mol; Massa
molar em g/mol: Cu = 63,5
a) 0,002 g. b) 0,04 g. c) 2,40 g. d) 35,5 g. e) 71,0 g.
02. (ENEM/2010) O crescimento da produção de
energia elétrica ao longo do tempo tem influenciado
decisivamente o progresso da humanidade, mas também
tem criado uma séria preocupação: o prejuízo ao meio
ambiente. Nos próximos anos, uma nova tecnologia de
geração de energia elétrica deverá ganhar espaço: as
células a combustível hidrogênio/oxigênio.
VILLULLAS, H.M.; TICIANELLI, E.A; GONZÁLEZ, E.R. Química Nova
Na Escola. No 15, maio 2002. (Foto: Reprodução/Enem)
Com base no texto e na figura, a produção de energia
elétrica por meio da célula a combustível
hidrogênio/oxigênio diferencia-se dos processos
convencionais porque
a) transforma energia química em energia elétrica, sem
causar danos ao meio ambiente, porque o principal
subproduto formado é a água.
b) converte a energia química contida nas moléculas dos
componentes em energia térmica, sem que ocorra a
produção de gases poluentes nocivos ao meio ambiente.
c) transforma energia química em energia elétrica, porém
emite gases poluentes da mesma forma que a produção de
energia a partir dos combustíveis fósseis.
d) converte energia elétrica proveniente dos combustíveis
fósseis em energia química, retendo os gases poluentes
produzidos no processo sem alterar a qualidade do meio
ambiente.
e) converte a energia potencial acumulada nas moléculas
de água contidas no sistema em energia química, sem que
ocorra a produção de gases poluentes nocivos ao meio
ambiente.
04. (FUVEST) O alumínio produzido a partir do
minério bauxita, do qual é separado o óxido de
alumínio que, em seguida, junto a um fundente, é
submetido à eletrólise. A bauxita contém cerca de
50% em massa de óxido de alumínio. De modo geral,
desde que o custo de energia elétrica seja o mesmo,
as indústrias de alumínio procuram estabelecer
próximas a:
a) Zonas litorâneas, pela necessidade de grandes
quantidades de salmoura para a eletrólise.
b) Centros consumidores de alumínio, para evitar o
transporte de material muito dúctil e maleável e, portanto,
facilmente deformável.
c) Grandes reservatórios de água, necessária para separar
o óxido de alumínio da bauxita.
d) Zonas rurais, onde a chuva ácida, que corrói o
alumínio, é menos freqüente.
e) Jazidas de bauxita, para não ser transporte a parte do
minério (mais de 50%) que não resulta em alumínio.
05. (Ufla-MG) Hidrogênio, alguns metais alcalinos e
alcalinosterrosos, alumínio e hidróxido de sódio são
produtos obtidos industrialmente pela eletrolise. As
alternativas estão corretas, exceto:
a) Os metais alcalinos são produzidos através da eletrólise
ígnea e são fundidos.
b) O gás hidrogênio (H2) é obtido pela eletrólise da água.
Ele é formado no anodo, ao passo que o oxigênio (O2) é
formado no catodo.
c) A quantidade de material depositado (ou gerado) no
catodo de uma célula eletrolítica é proporcional à corrente
fornecida.
d) Na eletrólise, o potencial gerado por uma fonte externa
é utilizado para provocar uma transformação química.
e) O alumínio é obtido industrialmente de acordo com a
reação (eletrólise):
Δ
2Al2O3 4Al + 3O2
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Aula 4 (eletrólise)

  • 1. Disciplina: Química ______________________________________________________ Projeto desenvolvido pelo Instituto Atitude Social (INSAS). E-mail: insas@yahoo.com.br A união de atitudes determinando trabalhos sociais. VESTIBULAR 2016 Prof. Elio Ferreira H8 – Identificar etapas em processos de obtenção, transformação, utilização ou reciclagem de recursos naturais, energéticos ou matérias-primas, considerando processos biológicos, químicos ou físicos neles envolvidos. Algumas aplicações da eletrólise:  Obtenção de substâncias simples: gás cloro (Cl2), gás hidrogênio (H2), gás oxigênio (O2) etc.  Processos de revestimento de objetos com cromo (cromação), niquel (niquelação), ouro, prata etc.  Recarga de pilhas e baterias. A eletrólise é um processo, no qual utilizamos íons, então vale à pena recorda o conceito de íon e seus tipos: Íon – Espécie química em que o número de prótons é diferente do número de elétrons Cátion – íon positivo em que o número de prótons é maior que o número de elétrons. Ânion - íon negativo em que o número de prótons é menor que o número de elétrons. Os íons são espécies químicas altamente estáveis e, que para sair de seu estado estável é necessário fornecer grande energia a eles, isso fará com que o cátion recebe seu(s) elétron(s) perdido(s) e o ânion doe seu(s) elétron(s) ganho(s), isso fará com que os íons percam sua carga elétrica, chamamos esse processo de descarga de íons. Tome nota » descarga de um íon se refere à perda da carga elétrica do íon. Como podemos fazer a eletrólise? A eletrolise é realiza em uma cuba eletrolica, composta por:  Uma fonte continua de energia eletrica (pilha ou bateria);  Uma substância eletrolitica no estado líquido;  Fio condutor;  Duas placas de metal (inertes ou não) que funcionaram como eletrodos. Veja a figura a seguir:  Para que a eletrólise ocorra é necessário que os íons tenham “liberdade de movimento” seja por fusão (eletrólise ígnea), seja por dissolução em um “solvente ionizado”, que, em geral, é a água (eletrólise em solução). Tome nota » eletrólito é uma substância que conduz corrente elétrica em solução. Partes de uma célula eletrolítica a) Ânodo » Placa que sofre oxidação e é o pólo positivo da cuba eletrolítica. b) Cátodo » Pólo negativo da cuba eletrolítica, em que ocorre a redução. Eletrólise Ígnea É o tipo de eletrólise que é realizado com o eletrólito fundido. Normalmente são realizadas eletrólises ígneas de bases e sais. Na eletrolise ígnea, se utiliza de eletrodos inertes (que não participam da reação), geralmente platina ou grafite, que são ligados aos pólos positivo e negativo da pilha.  O eletrodo ligado ao pólo positivo do gerador é o ânodo, sendo, portanto, onde ocorre a oxidação com a partida dos elétrons que farão a descarga dos ânions: 𝐴 𝑥− → 𝐴 + 𝑦𝑒− Reação de Oxidação  O eletrodo ligado ao pólo negativo do gerador é o cátodo, sendo, portanto, onde ocorre a redução com a chegada dos elétrons que farão a descarga dos cátions: Cy+ + ye− → C Reação de Redução Exemplo: Eletrólise ígnea da CaCl2. Transformações Químicas e Energia ELETROLISE É o processo não espontâneo que converte energia elétrica em energia química por meio de descargas de íons que transformam íon em substâncias simples. ELETRÓLISE
  • 2. CHIMIE Projeto desenvolvido pelo Instituto Atitude Social (INSAS). E-mail: projetoise@yahoo.com.br A união de atitudes determinando trabalhos sociais. Observemos que: Eletrólise em solução aquosa Como já se sabe para que ocorra eletrólise é necessário que haja íons em solução, que pode ser conseguido pela solubilização de um composto em água. Como por exemplo: NaCl H2O Na+ + Cl− Porém, ocorre na água um processo espontâneo chamado de auto-ionização da água, isto é: 2H2O → H3O3+ + OH− Apesar das baixas concentrações dos íons H3O+ e OH- suas presenças na solução não podem ser ignoradas, de fato, haverá a competição entre os íons da substância solubilizada e os íons da água. Como a eletrolise é um processo seletivo, apenas uma espécie de cátion e uma de ânion se descarregara. A partir de observação experimental da eletrólise de solução de diversos eletrólitos foi elaborada uma tabela de prioridade de descarga no cátodo (redução dos ânions) e no ânodo (oxidação dos cátions). 1. Fila de descarga dos cátions - Deve-se comparar o caráter oxidante dos ânions presentes e da própria água, isto é, quando mais facilmente um metal de oxidar, menor será a possibilidade de ele receber elétrons. Desta forma, o metal menos reativo é o que descarrega primeiro: 2. Fila de descarga dos ânions - Para a redução, que ocorre no eletrodo negativo, deve-se comparar o caráter redutor dos cátions presentes e da própria água. Aqui se leva em consideração a eletronegatividade do ânion (tendência de atrair elétrons), isto é, quanto mais eletronegativo menor será a possibilidade de ele perder os elétrons ganhos. Desta forma, o ânion menos eletronegativo é o que descarrega primeiro: Exemplos: 01. Eletrólise do cátion da água e do ânion do sal Exemplo: Eletrólise do NaCl 02. Eletrólise do cátion do sal e do ânion da água Exemplo: Eletrólise do Zn(NO3) 03. Eletrólise do cátion e do ânion do sal Exemplo: Eletrólise do NiBr2 04. Eletrólise do cátion e do ânion da água Exemplo: Eletrólise da H2O Aspecto Quantitativos da Eletrólise Com o conhecimento que temos hoje sobre os processos eletroquímicos podemos dizer que: A relação entre a massa e a corrente elétrica para processos eletroquímicos foi proposta pelo químico inglês Michael Faraday. Em 1834, Faraday (após uma série de experimentos) chegou à conclusão a que a massa da substância eletrolisada é diretamente proporcional à quantidade de eletricidade que atravessa a solução. E com alguns conhecimentos da Física, obteremos a Equação Geral da Eletroquímica: m = i x t x MM 96.500 x nº de elétrons Onde: m – massa (g) i – corrente elétrica (A, ampéer) t – tempo (s) MM – massa molar (g/mol) EXEMPLO 1 Na eletrólise de uma solução de sulfato de cobre, utilizando uma corrente de 100 A, obtêm-se 3,175 g de cobre no cátodo. Qual o tempo gasto nesse processo? EXEMPLO 2 Calcule a massa de cobre metálico depositada por uma corrente elétrica de 1,93 A que atravessa uma solução de sulfato cúprico durante 10 min (Cu = 63,5 g/mol). Para que estudar isso? A espessura da camada metálica de proteção anticorrosiva depende do metal depositado, do tempo de eletrólise e da intensidade da corrente elétrica empregada, nos processos indústrias então é importante o controle de material depositado. “A partir da relação entre a quantidade de eletricidade que percorre o sistema eletrolítico e a massa molar das substâncias é possível prever a massa das substâncias formadas ou transformadas por eletrólise”.
  • 3. CHIMIE Projeto desenvolvido pelo Instituto Atitude Social (INSAS). E-mail: projetoise@yahoo.com.br A união de atitudes determinando trabalhos sociais. PRATIQUE SUAS HABILIDADES 01. (PUC) Dados: E (volts) F2 + 2e− → 2F− + 2,87 Cl2 + 2e− → 2Cl− + 1,36 Br2 + 2e− → 2Br− + 1,09 I2 + 2e− → 2I− + 0,54 Facilidade de descarga na eletrólise: OH- > F-. Com base nos dados anteriores, pode-se afirmar que o único processo possível na obtenção de F2, a partir de NaF, é a: a) Reação com o cloro. b) Reação com o bromo. c) Reação com o iodo. d) Eletrólise de NaF(aq). e) Eletrólise de NaF(l). 02. (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 3h, empregando-se uma corrente elétrica de intensidade igual a 10A. A massa de cobre puro recuperada é de aproximadamente Dados: Constante de Faraday F = 96500C/mol; Massa molar em g/mol: Cu = 63,5 a) 0,002 g. b) 0,04 g. c) 2,40 g. d) 35,5 g. e) 71,0 g. 02. (ENEM/2010) O crescimento da produção de energia elétrica ao longo do tempo tem influenciado decisivamente o progresso da humanidade, mas também tem criado uma séria preocupação: o prejuízo ao meio ambiente. Nos próximos anos, uma nova tecnologia de geração de energia elétrica deverá ganhar espaço: as células a combustível hidrogênio/oxigênio. VILLULLAS, H.M.; TICIANELLI, E.A; GONZÁLEZ, E.R. Química Nova Na Escola. No 15, maio 2002. (Foto: Reprodução/Enem) Com base no texto e na figura, a produção de energia elétrica por meio da célula a combustível hidrogênio/oxigênio diferencia-se dos processos convencionais porque a) transforma energia química em energia elétrica, sem causar danos ao meio ambiente, porque o principal subproduto formado é a água. b) converte a energia química contida nas moléculas dos componentes em energia térmica, sem que ocorra a produção de gases poluentes nocivos ao meio ambiente. c) transforma energia química em energia elétrica, porém emite gases poluentes da mesma forma que a produção de energia a partir dos combustíveis fósseis. d) converte energia elétrica proveniente dos combustíveis fósseis em energia química, retendo os gases poluentes produzidos no processo sem alterar a qualidade do meio ambiente. e) converte a energia potencial acumulada nas moléculas de água contidas no sistema em energia química, sem que ocorra a produção de gases poluentes nocivos ao meio ambiente. 04. (FUVEST) O alumínio produzido a partir do minério bauxita, do qual é separado o óxido de alumínio que, em seguida, junto a um fundente, é submetido à eletrólise. A bauxita contém cerca de 50% em massa de óxido de alumínio. De modo geral, desde que o custo de energia elétrica seja o mesmo, as indústrias de alumínio procuram estabelecer próximas a: a) Zonas litorâneas, pela necessidade de grandes quantidades de salmoura para a eletrólise. b) Centros consumidores de alumínio, para evitar o transporte de material muito dúctil e maleável e, portanto, facilmente deformável. c) Grandes reservatórios de água, necessária para separar o óxido de alumínio da bauxita. d) Zonas rurais, onde a chuva ácida, que corrói o alumínio, é menos freqüente. e) Jazidas de bauxita, para não ser transporte a parte do minério (mais de 50%) que não resulta em alumínio. 05. (Ufla-MG) Hidrogênio, alguns metais alcalinos e alcalinosterrosos, alumínio e hidróxido de sódio são produtos obtidos industrialmente pela eletrolise. As alternativas estão corretas, exceto: a) Os metais alcalinos são produzidos através da eletrólise ígnea e são fundidos. b) O gás hidrogênio (H2) é obtido pela eletrólise da água. Ele é formado no anodo, ao passo que o oxigênio (O2) é formado no catodo. c) A quantidade de material depositado (ou gerado) no catodo de uma célula eletrolítica é proporcional à corrente fornecida. d) Na eletrólise, o potencial gerado por uma fonte externa é utilizado para provocar uma transformação química. e) O alumínio é obtido industrialmente de acordo com a reação (eletrólise): Δ 2Al2O3 4Al + 3O2 criolita