Um estudante administrou a eletrólise de sulfato de sódio a...

A alternativa correta é: B - no catodo e oxigênio no anodo.

Vamos explorar o tema central da questão: Eletrólise da água em solução aquosa de sulfato de sódio. A eletrólise é um processo não espontâneo que utiliza energia elétrica para provocar uma reação química. Neste caso, ao usar eletrodos inertes e uma solução de sulfato de sódio, a eletrólise resulta na decomposição da água em seus componentes gasosos: hidrogênio e oxigênio.

Resumo teórico:

Na eletrólise de soluções aquosas, a água é muitas vezes o principal participante das reações nos eletrodos, em vez dos íons do sal dissolvido. O cátodo é o eletrodo onde ocorre a redução, e o ânodo é onde ocorre a oxidação. A água sofre eletrólise para produzir hidrogênio (H₂) no cátodo e oxigênio (O₂) no ânodo.

Equações químicas relevantes:

• No cátodo: A redução da água gera hidrogênio:
  2H₂O(l) + 2e^- → H₂(g) + 2OH^-(aq)
• No ânodo: A oxidação da água produz oxigênio:
  2H₂O(l) → O₂(g) + 4H⁺(aq) + 4e^-

Justificativa para a alternativa correta (B):

No cátodo, a água é reduzida a hidrogênio gasoso. No ânodo, a água é oxidada a oxigênio gasoso. Portanto, os produtos identificados estão de acordo com o esperado: hidrogênio no cátodo e oxigênio no ânodo.

Análise das alternativas incorretas:

• A - no catodo e sódio no anodo: Esta alternativa está incorreta porque o sódio (Na) não é um produto da eletrólise da solução aquosa. Em vez disso, a água é reduzida no cátodo.
• C - no anodo e sódio no catodo: Esta afirmação é incorreta. O hidrogênio, não o sódio, é produzido no cátodo, e o oxigênio é produzido no ânodo.
• D - no anodo e oxigênio no catodo: Esta alternativa é incorreta porque inverte os locais de produção. O oxigênio é gerado no ânodo, não no cátodo.

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Na eletrólise aquosa do sulfato de sódio são formados hidrogênio gasoso no cátodo (H+ reduz com mais facilidade que o Na+) e oxigênio gasoso no ânodo (OH- oxida com mais facilidade do que o SO42-).

Gabarito: B