Lista de exercícios de Química Correção da Revisão para a 2ª Avaliação de Química: Pilhas

Transcrição

1 Nome: Bimestre: 3º Ano / série: 2ª série Ensino: Médio Componente Curricular: Química Professor: Ricardo Honda Data: / / Considere o esquema a seguir e responda: Lista de exercícios de Química Correção da Revisão para a 2ª Avaliação de Química: Pilhas a) Em qual eletrodo ocorre redução? E a oxidação? Redução: Cu Oxidação: Al b) Qual é o cátodo? E o ânodo? Cátodo: Cu Ânodo: Al c) Qual é o polo positivo? E o polo negativo? Polo positivo: Cu Polo negativo: Al d) Em qual eletrodo ocorre deposição? E corrosão? Deposição: Cu Corrosão: Al e) Qual solução se dilui? E qual solução se concentra? Se dilui: Cu 2+ Se concentra: Al 3+ f) Qual é o sentido de fluxo dos elétrons? Do eletrodo de alumínio (que sofre oxidação) para o eletrodo de cobre (que sofre redução). g) Qual é a semirreação de redução? Qual é a semirreação de oxidação? Qual é a reação global? Semirreação de redução: Cu e - Cu Semirreação de oxidação: Al Al e - Reação global: 3 Cu Al 3 Cu + 2 Al Considere a representação da pilha e responda: Zn (s) / Zn 2+ (aq) // Ag + (aq) / Ag (s) a) Qual é a semirreação de oxidação? b) Qual é a semirreação de redução? Semirreação de redução: Ag + + e - Ag c) Qual é a reação global? Reação global: Zn + 2 Ag + Zn Ag d) Qual é o ânodo? E o cátodo? Ânodo: Zn Cátodo: Ag e) Qual é o polo negativo? E o positivo? Polo negativo: Zn Polo positivo: Ag f) Em qual eletrodo ocorre corrosão? E deposição? Corrosão: Zn Deposição: Ag g) Qual solução se concentra? E qual solução se dilui? Se concentra: Zn 2+ Se dilui: Ag + h) Qual é o sentido de fluxo dos elétrons? Do eletrodo de zinco (que sofre oxidação) para o eletrodo de prata (que sofre redução).

2 3. A figura a seguir representa uma pilha com eletrodos no estado-padrão. Com relação a esse modelo, determine: a) ΔEº da pilha. ΔEº = E 0 maior E 0 menor = +0,80 (-0,76) = + 1,56 V b) qual eletrodo é o polo negativo e o qual é polo positivo. Polo negativo: Zn (menor potencial de redução em relação ao Ag, ou seja, o Zn sofre oxidação, sendo o eletrodo de zinco, o polo negativo). Polo positivo: Ag (maior potencial de redução em relação ao Zn, ou seja, o Ag + sofre redução, sendo o eletrodo de prata, o polo positivo). c) o sentido dos elétrons no circuito externo. Do eletrodo de zinco (que sofre oxidação) para o eletrodo de prata (que sofre redução). d) a reação global da pilha. Semirreação de redução: Ag + + e - Ag Reação global: 2 Ag + + Zn 2 Ag + Zn (VUNESP) São fornecidos os seguintes potenciais de redução determinados a 25ºC. Zn 2+ (aq) + 2 e - Zn (s) Eº = - 0,76 V Cu 2+ (aq) + 2 e - Cu (s) Eº = + 0,34 V a) Em solução aquosa, é possível obter zinco metálico por reação de redução de sal do seu cátion com cobre metálico? Justifique a resposta. Não, pois o potencial de redução do cobre é maior e, portanto, em presença de cobre metálico, o zinco não sofre redução. b) Escreva a equação da reação química que ocorre em uma pilha que funcione em condição-padrão a 25 ºC, baseada nas duas semirreações apresentadas. Semirreação de redução: Cu e - Cu Reação global: Cu 2+ + Zn Cu + Zn 2+ Obs.: O Cu 2+ possui maior potencial de redução e, portanto, deve reduzir, e o Zn deve oxidar. 5. Considere a pilha de cobre-alumínio representada a seguir. Dados os potenciais de redução: Cu e - Cu Eº = + 0,34 V Al e - Al Eº = - 1,66 V Complete o quadro abaixo: Eletrodo de cobre Eletrodo de alumínio Polaridade positivo negativo Cátodo ou ânodo? cátodo ânodo Semirreação Cu e - Cu Al Al e - Cálculo de ΔEº ΔEº = E 0 maior E 0 menor = +0,34 (-1,66) = + 2,00 V Reação Global 3 Cu Al 3 Cu + 2 Al (PUC-MG) O valor do ΔE 0 para a célula representada pela equação: 2 Ag + (aq) + Mg (s) 2 Ag (s) + Mg 2+ (aq) conhecendo-se os potenciais-padrão de redução: Mg e - Mg Eº = - 2,37 V é igual a: a) +3,17 V b) +1,57 V c) +0,77 V d) -3,17 V e) -0,77 V ΔEº = E 0 maior E 0 menor = +0,80 (-2,37) = + 3,17 V (Alternativa a ).

3 7. (UFPE) Considere uma cela galvânica formada por semicelas-padrão de cobre e de zinco, cujos potenciais de redução são os seguintes: Cu e - Cu Eº = + 0,34 V É correto afirmar que: a) os elétrons no circuito externo fluirão do eletrodo de cobre para o eletrodo de zinco. b) o potencial-padrão da cela é 0,42 V. c) quando o equilíbrio for atingido não haverá diferença de potencial entre os eletrodos. d) os íons zinco são reduzidos a zinco metálico. e) o eletrodo de cobre é o cátodo. Como o potencial de redução do cobre é maior, Cu 2+ sofre redução e o Zn sofre oxidação. Assim: a) Falso. Os elétrons no circuito externo fluirão do eletrodo de zinco para o eletrodo de cobre. b) Falso. O potencial padrão da cela é +1,10 V. c) Falso. Quando o equilíbrio for atingido haverá diferença de potencial entre os eletrodos. d) Falso. O zinco sofre oxidação e, portanto, o zinco metálico é oxidado a íons Zn 2+. e) Verdadeiro. Como o eletrodo de cobre possui maior potencial de redução, este será o cátodo. 8. (PUC-PR) Uma célula galvânica é constituída de 2 eletrodos: 1º eletrodo: 1 lâmina de ferro metálico submersa numa solução de FeSO 4 1 mol/l. 2º eletrodo: 1 lâmina de prata metálica submersa numa solução de AgNO 3 1 mol/l. Sabendo que os potenciais normais de redução desses dois elementos são: Fe e - Fe Eº = - 0,44 V o potencial dessa célula, quando os dois eletrodos são ligados entre si internamente por uma ponte salina e externamente por um fio de platina, será: a) +0,36 V b) -0,36 V c) -1,24 V d) -1,36 V e) +1,24 V ΔEº = E 0 maior E 0 menor = +0,80 (-0,44) = + 1,24 V (Alternativa e ). 9. (IME-RJ) Dadas as semirreações: Cu 2+ + e - Cu + Eº = + 0,153 V I e - 2 I - Eº = + 0,536 V pede-se: a) escrever a equação que representa a reação global da célula; Semirreação de redução: I e - 2 I - Semirreação de oxidação: Cu + Cu 2+ + e - Reação global: I Cu + 2 I Cu 2+ b) calcular a diferença de potencial. ΔEº = E 0 maior E 0 menor = +0,536 (+0,153) = + 0,383 V. 10. (FEI) A pilha alcalina é constituída de uma barra de manganês metálico eletroliticamente puro, imerso numa pasta de hidróxido de zinco. Dela são conhecidos os respectivos potenciais-padrão de redução: Mn e - Mn Eº = - 1,18 V a) Qual a ddp da pilha? ΔEº = E 0 maior E 0 menor = -0,76 (-1,18) = + 0,42 V. b) Qual a equação global que nela ocorre? Semirreação de redução: Zn e - Zn Semirreação de oxidação: Mn Mn e - Reação global: Zn 2+ + Mn Zn + Mn (CEFET-MG) Nos processos de transporte subterrâneo, as tubulações de ferro têm barras de magnésio ligadas, conforme o desenho abaixo. Os potenciais de redução são: Mg e - Mg Eº = - 2,37 V Fe e - Fe Eº = - 0,44 V a) Com base em seus conhecimentos sobre pilhas eletroquímicas, explique para que são utilizadas as barras de magnésio. Como o potencial de redução do ferro é maior que o do magnésio, o magnésio se oxida, evitando a oxidação do ferro (ou seja, o magnésio serve como metal de sacrifício do ferro). b) Escreva a reação global e calcule a diferença de potencial da pilha formada. Semirreação de redução: Fe e - Fe Semirreação de oxidação: Mg Mg e - Reação global: Fe 2+ + Mg Fe + Mg 2+ ΔEº = E 0 maior E 0 menor = -0,44 (-2,37) = + 1,93 V.

4 12. (UFPA) A diferença de potencial de uma pilha formada por Cu/Cu(NO 3 ) 2 e Fe/FeSO 4 é 0,78 V. Dada a semirreação e o potencial-padrão de redução: Cu e Cu 0 E 0 = + 0,34 V e sabendo-se que o eletrodo de Fe 0 se corrói, pode-se afirmar que o potencial-padrão de redução de Fe e Fe 0 é: a) -0,44 V b) -1,12 V c) +0,44 V d) +1,12 V e) +1,56 V Como o eletrodo de Fe é corroído, pode-se afirmar que este sofre oxidação (ou seja, possui menor potencial de redução). Assim: ΔEº = E 0 maior E 0 menor +0,78 = +0,34 (E 0 Fe2+/Fe) E 0 Fe2+/Fe = - 0,44 V (Alternativa a ). 13. (UFPI) Dado um sistema relativo a uma pilha de Mg e Zn: Sabendo-se que os elétrons fluem do eletrodo de magnésio para o eletrodo de zinco, podemos afirmar que: a) a reação não é espontânea. b) o eletrodo de magnésio é o polo positivo. c) o eletrodo de zinco é o cátodo. d) o eletrodo de zinco sofre corrosão. e) a concentração de Mg 2+ diminui. Como os elétrons fluem do eletrodo de magnésio para o eletrodo de zinco, pode-se afirmar que Zn 2+ sofre redução e o Mg sofre oxidação. Assim: a) Falso. Nas pilhas, a reação é espontânea e há a conversão de energia química em energia elétrica. b) Falso. O eletrodo de magnésio é o polo negativo. c) Verdadeiro. Como Zn 2+ se reduz a Zn, o eletrodo de zinco é o cátodo. d) Falso. Os íons Zn 2+ são reduzidos a zinco metálico; assim, há um aumento da massa da placa de zinco (ou seja, o eletrodo de zinco sofre deposição). e) Falso. Como o eletrodo de magnésio sofre oxidação, íons Mg 2+ estarão sendo formados, ou seja, a concentração de Mg 2+ aumenta. 14. (FURRN) Na pilha eletroquímica Zn 0 /Zn 2+ //Cu 2+ /Cu 0, ocorrem reações de oxirredução. Nesse sistema pode-se afirmar que: a) no polo negativo há oxidação de Cu 0 a Cu 2+. b) no polo negativo há oxidação de Zn 0 a Zn 2+. c) no polo positivo há oxidação de Cu 0 a Cu 2+. d) no polo positivo há oxidação de Zn 0 a Zn 2+. e) no polo positivo há redução de Zn 2+ a Zn 0. Alternativa b. A representação Zn 0 /Zn 2+ //Cu 2+ /Cu 0 indica que o Zn se oxida a Zn 2+ (no ânodo, polo negativo) e Cu 2+ se reduz a Cu (no cátodo, polo positivo). 15. (PUC-RJ) Um alquimista maluco descobriu que o chumbo metálico pode ceder elétrons espontaneamente em soluções de AuCl 3, e construiu a seguinte pilha: Pb 0 Pb 2+ Au 3+ Au 0. Para esta pilha, é correto afirmar: a) O Au 0 se reduz e o Au 3+ se oxida. b) O alquimista transformou chumbo em ouro. c) O cátodo é o Au 0 e o ânodo é o Pb 0. d) A solução de Pb 2+ ficará mais diluída. e) A solução de Au 3+ ficará mais concentrada. A representação Pb 0 /Pb 2+ //Au 3+ /Au 0 indica que o Pb se oxida a Pb 2+ (no ânodo, polo negativo) e Au 3+ se reduz a Au (no cátodo, polo positivo). Assim: a) Falso. O Au 3+ se reduz a Au, enquanto que Pb se oxida a Pb 2+. b) Falso. A reação global da pilha é 3 Pb + 2 Au 3+ 3 Pb Au, ou seja, o chumbo metálico reagiu com íons Au 3+ gerando ouro metálico. c) Verdadeiro. No eletrodo de ouro ocorre redução (no cátodo) e no eletrodo de chumbo ocorre oxidação (no ânodo). d) Falso. Como o eletrodo de chumbo sofre oxidação, íons Pb 2+ estarão sendo formados, ou seja, a concentração de Pb 2+ aumenta (ficará mais concentrada). e) Falso. Como o eletrodo de ouro sofre redução, íons Au 3+ estarão sendo consumidos, ou seja, a concentração de Au 3+ diminui (ficará mais diluída).

5 16. (UFSC) Com base no diagrama da pilha Zn/Zn 2+ //Ag + /Ag e nos potenciais-padrão de redução, a 25 ºC, das semirreações: indique os itens corretos. I os átomos de zinco sofrerão oxidação; II os átomos de prata perderão elétrons; III o cátodo da pilha será o eletrodo de prata; IV entre os eletrodos de Zn e Ag existe uma diferença de potencial-padrão de 2,36 volts; V a massa do eletrodo de zinco diminui com o tempo; VI o sentido espontâneo do processo será da prata para o zinco. A representação Zn/Zn 2+ //Ag + /Ag indica que o Zn se oxida a Zn 2+ (no ânodo, polo negativo) e Ag + se reduz a Ag (no cátodo, polo positivo). Assim: I Correto. Os átomos de zinco se oxidam a íons Zn 2+. II Incorreto. Os íons Ag + recebem elétrons para serem reduzidos a Ag 0. III Correto. Como a prata sofre redução, o cátodo será o eletrodo de prata. IV Incorreto. A diferença de potencial entre Zn e Ag é de + 1,56 V. V Correto. O zinco metálico é oxidado a íons Zn 2+ ; assim, há uma diminuição da massa da placa de zinco (ou seja, o eletrodo de zinco sofre corrosão). VI Incorreto. Como o zinco sofre oxidação, os elétrons fluirão do eletrodo de zinco para o eletrodo de prata.