Na produção de alumínio, uma indústria utiliza 15 cubas eletrolíticas em série. Sabendo que a corrente…

Questão

Na produção de alumínio, uma indústria utiliza 15 cubas eletrolíticas em série. Sabendo que a corrente aplicada é 120 kA, qual a massa, em kg, de alumínio produzida por hora? Dados: Constante de Faraday (F) = 96.500 C.mol?¹; Massa molar Al = 27,0 g.mol?¹. (UFPR 2009)

1. A) 604.
2. B) 201.
3. C) 1812.
4. D) 400.

✅ Resposta correta: alternativa A

Resolução passo a passo

1. Reação do alumínio na eletrólise: Al^3+ + 3 e^- -> Al. Cada átomo de alumínio exige 3 mols de elétrons, ou seja, 3 F por mol de Al. Passo 2: Carga que passa por uma cuba em 1 hora: Q = i x t = 120.000 A x 3.600 s = 4,32 x 10^8 C. Passo 3: Mols de elétrons por cuba: n(e^-) = Q / F = 4,32 x 10^8 / 96.500 = 4.476,7 mol. Passo 4: Mols de Al por cuba: n(Al) = 4.476,7 / 3 = 1.492,2 mol. Passo 5: Massa de Al por cuba: m = 1.492,2 x 27,0 g = 40.290 g = 40,3 kg. Passo 6: Como são 15 cubas, cada uma recebendo a corrente de 120 kA, a massa total por hora é 15 x 40,3 kg = 604 kg, que corresponde à alternativa A e coincide com o gabarito. Observação: o enunciado diz que as cubas estão em série, o que, em sentido estrito, faria a mesma corrente passar por todas; nesse caso a massa total seria de apenas 40 kg, valor que não aparece entre as alternativas. Por isso, a leitura que bate com o gabarito é a de que cada cuba opera com 120 kA. Passo 7: Alternativa B (201): equivale a 604 dividido por 3 de novo, como se a valência do alumínio fosse aplicada duas vezes. Alternativa C (1812): equivale a 604 x 3, ou seja, o aluno esqueceu de dividir pela valência 3 e usou 1 elétron por átomo. Alternativa D (400): não corresponde a um erro único claro; provavelmente resulta de um cálculo aproximado ou de um tempo mal convertido, pois não reproduz nenhum passo correto.

💡 Dica: Use a relação entre carga elétrica, corrente e tempo para calcular mols de alumínio produzidos.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

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