Question

[Exercícios de Fixação]

A eletrólise é um processo que separa, na cela eletrolítica, os elementos químicos de uma substância, através do uso da eletricidade. Esse processo é um fenômeno físico-químico de reação de oxi-redução não espontânea. Uma importante aplicação industrial da eletrólise é a obtenção de sódio metálico, com eletrodos inertes, a partir de cloreto de sódio fundido.
A respeito desse processo industrial, é correto afirmar que além da obtenção do sódio metálico, também se observa a formação

A)
de hidróxido de sódio fundido, basificando o meio, e de moléculas de gás cloro e de gás hidrogênio, respectivamente, no anodo e no catodo da cela eletrolítica.
B)
tanto de moléculas de gás cloro como de gás hidrogênio, respectivamente, no anodo e no catodo da cela eletrolítica.
C)
de moléculas de gás cloro no anodo da cela eletrolítica.
D)
de moléculas de gás hidrogênio no catodo da cela eletrolítica.

Com explicações

Answer 1

$Na \ eletr\'olise \ aquosa, \ temos \ uma \ certa \ ordem \ 'decorada'.$

$Prioridade \ para \ redu\c{c}\~ao \ \Rightarrow \\ \\ 1^\circ \ \rightarrow \ Metais \ nobres \ (Ouro, \ Prata, \ Platina, \ Chumbo \ e \ Merc\'urio); \\ 2^\circ \ \rightarrow \ Metais \ que \ n\~ao \ s\~ao \ da \ 1A, \ 2A \ e \ nem \ o \ c\'ation \ alum\'inio;$
$3^\circ \ \rightarrow \ C\'ation \ hidrog\^enio \ ou \ hidr\^onio; \\ 4^\circ \ \rightarrow \ 1A, \ 2A \ e \ c\'ation \ alum\'inio \ (Al^{3+});$

$Veja \ que, \ sendo \ um \ elemento \ da \ fam\'ilia \ 1A , \ o \ c\'ation \ s\'odio \ (Na^+)$
$tem \ menor \ prioridade \ do \ que \ os \ c\'ations \ da \ \'agua. \\ \\ (H^+ \ \ \textgreater \ \ Na^+, \ K^+, \ Li^+, \ etc, \ em \ rela\c{c}\~ao \ \`a \ prioridade)$

$Como \ o \ Na^+ \ n\~ao \ consegue \ reduzir \ em \ meio \ aquoso, \\ s\'o \ nos \ sobra \ a \ eletr\'olise \ \'ignea.$

$Para \ isso, \ temos \ que \ fundir \ o \ NaCl \ (cloreto \ de \ s\'odio). \\ O \ pr\'oprio \ texto \ diz \ isso.$

$Fazendo \ isso, \ temos \ o \ NaCl \ l\'iquido.$

$Neste \ estado, \ essa \ solu\c{c}\~ao \ come\c{c}a \ a \ liberar \ seus \ \'ions.$

$A \ solu\c{c}\~ao \ torna-se \ condutora. \\ \\ Liga-se \ \`a \ solu\c{c}\~ao \ uma \ fonte \ de \ corrente \ cont\'inua, \ junto \ com$
$dois \ eletrodos \ inertes \ (que \ n\~ao \ influenciam \ no \ processo). \\ \\ Um \ deles \ \'e \ o \ c\'atodo, \ onde \ os \ el\'etrons \ se \ concentram, \\ e \ o \ outro \ \'e \ o \ \^anodo, \ de \ onde \ eles \ s\~ao \ expelidos.$

$A \ solu\c{c}\~ao \ est\'a \ cheia \ de \ \'ions \ Na^+ \ e \ Cl^-.$

$Para \ formar \ o \ Na \ met\'alico, \ Na^+ \ deve \ receber \ um \ el\'etron. \\ \\ A \ fonte \ faz \ a \ tens\~ao \ necess\'aria \ para \ puxar \ o \ el\'etron \ do \ Cl^- \\ no \ \^anodo, que \ se \ dirige \ ao \ c\'atodo.\\ \\ No \ c\'atodo, \ o \ el\'etron \ puxado \ \'e \ recebido \ pelo \ Na^+, \ que \ se \ reduz \\ em \ Na \ met\'alico. \\ \\ Na^+_{(l)} \ + \ e^- \ \rightarrow \ Na_{(s)}$

$Por\'em \ o \ Cl \ em \ si \ \'e \ uma \ esp\'ecie \ inst\'avel. \\ \\ Logo \ que \ tem \ o \ el\'etron \ arrancado, \ o \ Cl \ liga-se \ de \ forma \ covalente \\ com \ outro \ Cl \ para \ fechar \ o \ octeto. \\ \\ Temos \ ent\~ao \ a \ forma\c{c}\~ao \ de \ Cl_2, \ que \ \'e \ um \ g\'as, \ de \ forma \ que\\ podemos \ escrever : \\ \\ 2 \ Cl_{(l)}^- \ \rightarrow \ 2 \ e^- \ + \ Cl_{2_{(g)}}$

$Por \ isso, \ no \ c\'atodo, \ o \ Na^+ \ reduz \ (ganha \ e^- ) \ e \ forma \ Na_{(s)} \\ e, \ no \ \^anodo, \ o \ Cl^- \ oxida \ (perde \ e^-) \ e \ forma \ Cl_{2_{(g)}}$

$Por \ isso, \ a \ C) \ \'e \ a \ correta. \\ \\ Hidr\'oxidos, \ etc, \ ocorreriam \ na \ presen\c{c}a \ de \ \'agua, \ mas, \ como \\ dito, \ a \ eletr\'olise \ aquosa \ n\~ao \ funciona \ para \ reduzir \ o \ Na^+.$