Uma tubulação de aço enterrada em solo de baixa resistividade elétrica é protegida catodicamente contra corrosão, pela aplicação de corrente elétrica proveniente de um gerador de corrente contínua. Considere os seguintes parâmetros.
I. Área da tubulação a ser protegida.
II. Densidade de corrente de proteção.
Considere que a polaridade do sistema de proteção catódica seja invertida pelo período de hora. Assinale a opção CORRETA que expressa a massa, em gramas, de ferro consumida no processo de corrosão, calculada em função de íons . Admita que a corrente total fornecida pelo gerador será consumida no processo de corrosão da tubulação.
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A questão é uma alusão a proteção catódica, em que o ferro acaba sendo um metal de sacrifício. Nesse contexto, o enunciado é bem direto e permite que a resolução acompanhe os dados do problema, assim vamos começar encontrando a corrente que percorre o sistema. Para isso, têm-se dois dados, a área da tubulação, e a densidade de corrente, tal que:\begin{matrix}i = \dfrac{\pu{10 mA}}{\pu{m^2}} \cdot \pu{480 m^2}
&\therefore& i = 4,8 \ \pu{A}
\end{matrix}Por conseguinte, o enunciado nos informa que o processo ocorreu pelo período de $1$ hora, assim como se solicita a massa de ferro corroída. Nessa perspectiva, vamos primeiro encontrar quanta carga fora utilizada em todo o processo, com esse intuito, vale a conhecimento acerca do conceito de corrente:\begin{matrix}
i = \dfrac{Q}{\Delta t} &\therefore& Q = 17.280 \ \pu{C}
\end{matrix}$\color{orangered}{\text{Obs:}}$ $1 \ \pu{h} = 3600 \ \pu{s}$
Agora, devemos analisar semirreação de corrosão, em que:\begin{matrix}
\ce{Fe_{(s)} -> Fe^{2+}_{(aq)} + 2e-}
\end{matrix}Por fatores de conversão, o problema já está resolvido, veja:\begin{matrix}
m(\pu{Fe^{2+}}) = \dfrac{\ce{55,85 g Fe^{2+}}}{\ce{1 mol Fe^{2+}}} \cdot \dfrac{\ce{1 mol Fe^{2+}}}{\ce{2 mol e-}} \cdot \dfrac{\ce{1 mol e-}}{\ce{1 F}} \cdot \dfrac{\ce{1 F}}{\ce{ 96.500 C}} \cdot 17.280 \ \pu{C}
\end{matrix}\begin{matrix}
\boxed{m(\pu{Fe^{2+}}) = 5,0 \ \pu{g}}
\end{matrix}\begin{matrix}Letra \ (D)
\end{matrix}$\color{#3368b8}{\text{Nota:}}$ O ITA fornece a massa molar das espécies necessárias na capa da prova, a qual foi utilizada para resolver o problema - conforme massa molar do ferro.