Question

A eletrólise é um processo não espontâneo de grande importância para a indústria química. Uma de suas aplicações é a obtenção do gás cloro e do hidróxido de sódio, a partir de uma solução aquosa de cloreto de sódio. Nesse procedimento, utiliza-se uma célula eletroquímica, como ilustrado.

No processo eletrolítico ilustrado, tem-se a seguinte reação global:​

Answer 1

No processo eletrolítico ilustrado, a reação global correta é a contida na alternativa B.

A eletrólise é um processo no qual é fornecida energia elétrica a um sistema a fim de forçar a realização de uma reação química não espontânea. É o procedimento inverso ao que acontece nas pilhas e baterias, que se baseiam em reações espontâneas para gerar energia elétrica.

Uma forma de identificar um sistema eletrolítico é por meio da presença de pilhas, baterias ou outras fontes elétricas ligadas a uma célula eletroquímica, que é um dispositivo de formato normalmente retangular no qual está contido um cátodo e um ânodo mergulhados em soluções aquosas de algum eletrólito.

Na eletrólise ocorrem duas reações simultâneas, a de oxidação e a de redução. A semirreação de oxidação é a responsável por doar elétrons, enquanto a de redução recebe esses elétrons. A união dessas duas semirreações gera a reação global do processo.

• Resolução da questão:

Na questão, temos um sistema eletrolítico que produz hidróxido de sódio a partir do cloreto de sódio, liberando também no processo os gases cloro e hidrogênio. Como visualizado na imagem, o compartimento que contém a solução de NaCl é o responsável por doar os elétrons da reação, então é onde acontece a semirreação de oxidação:

$\large 2 \ Cl_{(aq)}^{-} \rightarrow Cl_{2(g)} + 2 \ e^{-}$

O compartimento ao lado, que contém água, recebe os elétrons, ocorrendo a semirreação de redução:

$\large 2 \ H_{2}O_{(l)} + 2 \ e^{-} \rightarrow H_{2(g)} + 2 \ OH_{(aq)}^{-}$

Somando as duas semirreações e cortando os elétrons, chegamos na seguinte reação global:

$\large 2 \ H_{2}O_{(l)} + 2 \ Cl_{(aq)}^{-} \rightarrow H_{2(g)} + Cl_{2(g)} + 2 \ OH_{(aq)}^{-}$

• Dicas e comentários:

No compartimento que acontece a oxidação, apenas o ânion contido na solução eletrolítica irá reagir, enquanto o cátion será desconsiderado da reação. Como a solução é de NaCl, apenas o cloro irá reagir, por isso o sódio é cortado da reação, pois atua como íon espectador, isso é, um íon que apenas assiste o processo, sem se envolver.

Ao observar a célula eletroquímica, observa-se que há uma seta para cima (↑) e acima dela há o Cl2 e H2, isso significa que essas duas substâncias foram formadas, por isso já se pode eliminar todas as alternativas que não tem Cl2 e H2 nos produtos (A, D e E).

Restam as alternativas B e C, para identificar qual é a correta sem precisar fazer as semirreações, basta ver em qual delas é formado o íon hidróxido (OH-), pois no enunciado da questão informa que é gerado hidróxido de sódio nessa eletrólise. Apenas na alternativa B há a formação de OH-, enquanto na C não.

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