Cesgranrio · Transpetro · Profissional de Nível Médio Júnior, ênfase Inspeção de Equipamentos e Instalações · 2023 · questão 54

Cesgranrio Transpetro 2023 Inspeção de equipamentos e instalações · Eletroquímica: pilhas, eletrólise e corrosão

Questão 54

O metal lítio, muito valorizado por conta da demanda por baterias automotivas, é obtido pela eletrólise do cloreto de lítio fundido. Na equação abaixo, é mostrada a principal semirreação do processo.

\(\ch{Li+_{(l)} + e- -> Li_{(s)}}\)

Assumindo-se condições ideais de reação, a quantidade de carga, em C, necessária para produzir 200 kg de \(\ch{Li_{(s)}}\) é, aproximadamente,

Dado
F = 96.500 C/mol de elétrons

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Resposta da banca: B

Resolução comentada

Situar o problema antes de calcular.

Assunto

Eletroquímica — carga necessária numa eletrólise, pela lei de Faraday.

Objetivo

Achar a carga, em coulomb, que produz 200 kg de lítio metálico por eletrólise. O que está em jogo é a estequiometria da semirreação: um elétron por átomo de lítio, logo um mol de elétrons, 96.500 C, por mol de lítio, cuja massa molar de 7 g/mol o aluno precisa saber.

Conceitos para revisar

Semirreação e elétrons por mol

Cada íon lítio recebe um elétron para virar metal; a quantidade de matéria de elétrons é igual à de lítio produzido.

\[\text{Li}^{+} + \text{e}^{-} \to \text{Li} \qquad n_{\text{e}^-} = n_{\text{Li}}\]

\(n\)quantidade de matéria, em mol

Constante de Faraday

É a carga de um mol de elétrons; a carga total é o número de mols de elétrons vezes essa constante.

\[Q = n_{\text{e}^-}\,F\]

\(Q\)carga, em C

\(F\)96.500 C por mol de elétrons

Massa molar do lítio

Não vem no enunciado: lítio é o elemento 3, de massa molar próxima de 7 g/mol, o dado que transforma quilogramas em mols.

\[n_{\text{Li}} = \dfrac{m}{M}\]

\(m\)massa, 200 kg em gramas

\(M\)7 g/mol

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