Question

1.
a) Na eletrólise de uma solução contendo Ni^2+(aq), o níquel metálico é depositado no cátodo.
Se usarmos a corrente de 0,150 A durante 12,2 minutos, que massa de níquel se formará?

b)A eletrólise de uma solução aquosa de CuSO4(aq) formando cobre metálico é realizada
com corrente de 0,66 A. Por quanto tempo a eletrólise deve ser realizada para que se forme
0,500 g de cobre?

Answer 1

1-
a) Na eletrólise, temos o íon Ni (2+)... para a formação de Ni metálico → Ni (0) (sem carga), temos a seguinte equação :

Ni (2+) + 2 e →  Ni (0) , onde e ⇒ elétrons !

Ou seja, são necessários 2 mols de elétrons para a formação de 1 mol de Ni. 

Constante de Faraday (F) ⇒ 1 F = 96500 Coulombs (9,65 * 10^4 C) ⇒ Esta constante representa a carga de 1 mol de elétrons !

Para a equação inicial (Ni (2+) + 2 e →  Ni (0)),a carga "inicial" necessária (Qi) é a carga de 2 mols de elétrons.. logo :

Qi = 2 * F
Qi = 2 * 96500
Qi = 193000 C ⇒ Carga necessária para a formação de 1 mol de Ni !

Na situação descrita, temos que uma corrente de 0,15 A é usada durante 12,2 minutos... então, descobrimos a carga elétrica que passa no experimento:

Corrente (i) = Carga (Q) / Tempo (t)
Sendo ⇒
i = 0,15 A;
t = 12,2 min → (12,2 * 60) = 732 segundos
Q = ???...

0,15 = Q / 732
0,15 * 732 = Q
Q = 109,8 Coulombs → Carga que passa no experimento !

Essa carga elétrica será usada na formação de Ni metálico...
Se 193000 C formam 1 mol de Ni, então, para 109,8 C :

193000 C → 1 mol
109,8 C    → x mol
 
193000 * x = 109,8 * 1
x = 109,8 / 193000 
x ≈ 0,0005 mol de Ni formado !

Massa molar do níquel (Ni) = 58,7 g/mol

Se 1 mol de Ni compõe 58,7 g de massa, então, para 0,0005 mol :

    1      mol → 58,7 g
0,0005 mol →  y g

1 * y = 0,0005 * 58,7
y = 0,02935 gramas de níquel formadas !

b) Dissolução de CuSO4 : 
CuSO4 (0) → Cu(2+) + SO4 (2-)

Tem-se a formação de cátion cobre (Cu(2+))... para que se forme cobre metálico (Cu(0)), há a equação :

Cu(2+) + 2 e → Cu(0) , onde e ⇒ elétrons ! (Esta equação usa 2 * F e forma 1 mol de cobre)...

Massa molar do cobre (Cu) = 63,5 g/mol

1 mol de cobre corresponde a 63,5 g de massa.. logo, para 0,5 g de cobre :

1 mol → 63,5 g
x mol → 0,5 g

63,5 * x = 0,5 * 1
x = 0,5 / 63,5
x ≈ 0,007 mol de Cu...

Para que se forme 1 mol de cobre, são usados 2 * F... logo, para 0,007 mol :

1 mol        → 2 * F
0,007 mol → y F

1 * y = 2 * 0,007
y = 0,014 Faradays de carga usados !

1 F (carga de 1 mol de elétrons) equivale e 96500 C... logo, para 0,014 F :

       1 F → 96500 C
0,014 F → z C

1 * z = 0,014 * 96500
z = 1351 Coulombs de carga usados !

Corrente (i) = Carga (Q) / Tempo (t)
Se a corrente usada é de 0,66 A e a carga usada é de 1351 C, então :

0,66 = 1351 / t
t = 1351 / 0,66
t ≈ 2046,9 segundos, e como 60 s são 1 min, 2046,9 segs são (2046,9 / 60) = 34,115 minutos ⇒ Este é o tempo necessário para a formação dessa massa de cobre !

Acredito ser isso... você tem o gabarito ?