3º Trimestre Sala de estudo Química Data: 20/09/18 Ensino Médio 3º ano classe: A_B Profª Danusa Nome: nº

Transcrição

1 3º Trimestre Sala de estudo Química Data: 20/09/18 Ensino Médio 3º ano classe: A_B Profª Danusa Nome: nº Conteúdo: Eletrólise Questão 01 - (UNESP SP/2017) (www2.uol.com.br/sciam. Salina da região de Cabo Frio.) Nas salinas, o cloreto de sódio é obtido pela evaporação da água do mar em uma série de tanques. No primeiro tanque, ocorre o aumento da concentração de sais na água, cristalizando-se sais de cálcio. Em outro tanque ocorre a cristalização de 90% do cloreto de sódio presente na água. O líquido sobrenadante desse tanque, conhecido como salmoura amarga, é drenado para outro tanque. É nessa salmoura que se encontra a maior concentração de íons Mg 2+ (aq), razão pela qual ela é utilizada como ponto de partida para a produção de magnésio metálico. A obtenção de magnésio metálico a partir da salmoura amarga envolve uma série de etapas: os íons Mg 2+ presentes nessa salmoura são precipitados sob a forma de hidróxido de magnésio por adição de íons OH. Por aquecimento, esse hidróxido transforma-se em óxido de magnésio que, por sua vez, reage com ácido clorídrico, formando cloreto de magnésio que, após cristalizado e fundido, é submetido a eletrólise ígnea, produzindo magnésio metálico no cátodo e cloro gasoso no ânodo. Dê o nome do processo de separação de misturas empregado para obter o cloreto de sódio nas salinas e informe qual é a propriedade específica dos materiais na qual se baseia esse processo. Escreva a equação da reação que ocorre na primeira etapa da obtenção de magnésio metálico a partir da salmoura amarga e a equação que representa a reação global que ocorre na última etapa, ou seja, na eletrólise ígnea do cloreto de magnésio. TEXTO: 1 - Comum à questão: 2 A vida em grandes metrópoles apresenta atributos que consideramos sinônimos de progresso, como facilidades de acesso aos bens de consumo, oportunidades de trabalho, lazer, serviços, educação, saúde etc. Por outro lado, em algumas delas, devido à grandiosidade dessas cidades e aos milhões de cidadãos que ali moram, existem muito mais problemas do que benefícios. Seus habitantes sabem como são complicados o trânsito, a segurança pública, a poluição, os problemas ambientais, a habitação etc. Sem dúvida, são desafios que exigem muito esforço não só dos

2 governantes, mas também de todas as pessoas que vivem nesses lugares. Essas cidades convivem ao mesmo tempo com a ordem e o caos, com a pobreza e a riqueza, com a beleza e a feiura. A tendência das coisas de se desordenarem espontaneamente é uma característica fundamental da natureza. Para que ocorra a organização, é necessária alguma ação que restabeleça a ordem. É o que acontece nas grandes cidades: despoluir um rio, melhorar a condição de vida dos seus habitantes e diminuir a violência, por exemplo, são tarefas que exigem muito trabalho e não acontecem espontaneamente. Se não houver qualquer ação nesse sentido, a tendência é que prevaleça a desorganização. Em nosso cotidiano, percebemos que é mais fácil deixarmos as coisas desorganizadas do que em ordem. A ordem tem seu preço. Portanto, percebemos que há um embate constante na manutenção da vida e do universo contra a desordem. A luta contra a desorganização é travada a cada momento por nós. Por exemplo, desde o momento da nossa concepção, a partir da fecundação do óvulo pelo espermatozoide, nosso organismo vai se desenvolvendo e ficando mais complexo. Partimos de uma única célula e chegamos à fase adulta com trilhões delas, especializadas para determinadas funções. Entretanto, com o passar dos anos, envelhecemos e nosso corpo não consegue mais funcionar adequadamente, ocorre uma falha fatal e morremos. O que se observa na natureza é que a manutenção da ordem é fruto da ação das forças fundamentais, que, ao interagirem com a matéria, permitem que esta se organize. Desde a formação do nosso planeta, há cerca de 5 bilhões de anos, a vida somente conseguiu se desenvolver às custas de transformar a energia recebida pelo Sol em uma forma útil, ou seja, capaz de manter a organização. Para tal, pagamos um preço alto: grande parte dessa energia é perdida, principalmente na forma de calor. Dessa forma, para que existamos, pagamos o preço de aumentar a desorganização do nosso planeta. Quando o Sol não puder mais fornecer essa energia, dentro de mais 5 bilhões de anos, não existirá mais vida na Terra. Com certeza a espécie humana já terá sido extinta muito antes disso. (Adaptado de: OLIVEIRA, A. O Caos e a Ordem. Ciência Hoje. Disponível em: < Acesso em: 10 abr ) Questão 02 - (UEL PR/2016) Em sintonia com o que é mencionado no texto I, também sob a perspectiva da termodinâmica, deve-se realizar trabalho não espontâneo para combater a desordem. Sistemas químicos que exploram reações químicas de oxidação e redução podem realizar trabalhos espontâneos ou não espontâneos. Sobre reações químicas em pilhas e em processos de eletrólise de soluções aquosas e de compostos fundidos, assinale a alternativa correta. a) Em um processo de eletrólise, os elétrons fluem do cátodo para o ânodo em um processo espontâneo. b) Em um processo de eletrólise, a energia elétrica é convertida em energia química através de um processo não espontâneo. c) Em uma pilha galvânica, a energia elétrica é convertida em energia química através de um processo não espontâneo. d) Em uma pilha galvânica, a reação espontânea apresenta um valor negativo de E, com geração de energia sob a forma de trabalho. e) Em uma pilha galvânica, há um processo não espontâneo, na qual o cátodo é o polo negativo e o ânodo é o polo positivo.

3 Questão 03 - (ENEM/2016) A obtenção do alumínio dá-se a partir da bauxita (Al 2 O 3 3H 2 O), que é purificada e eletrolisada numa temperatura de ºC. Na célula eletrolítica, o ânodo é formado por barras de grafita ou carvão, que são consumidas no processo de eletrólise, com formação de gás carbônico, e o cátodo é uma caixa de aço coberta de grafita. A etapa de obtenção do alumínio ocorre no a) ânodo, com formação de gás carbônico. b) cátodo, com redução do carvão na caixa de aço. c) cátodo, com oxidação do alumínio na caixa de aço. d) ânodo, com depósito de alumínio nas barras de grafita. e) cátodo, com fluxo de elétrons das barras de grafita para a caixa de aço. Questão 04 - (Mackenzie SP/2018) De acordo com os conceitos de eletroquímica, é correto afirmar que a) a ponte salina é a responsável pela condução de elétrons durante o funcionamento de uma pilha. b) na pilha representada por Zn(s)/Zn 2+ (aq)//cu 2+ (aq)/cu(s), o metal zinco representa o cátodo da pilha. c) o resultado positivo da ddp de uma pilha, por exemplo, +1,10 V, indica a sua não espontaneidade, pois essa pilha está absorvendo energia do meio. d) na eletrólise o ânodo é o polo positivo, onde ocorre o processo de oxidação. e) a eletrólise ígnea só ocorre quando os compostos iônicos estiverem em meio aquoso. Questão 05 - (ENEM/2017) 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. SHREVE, R. N.; BRINK Jr., J. A. Indústrias de processos químicos. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1997 (adaptado). No processo eletrolítico ilustrado, o produto secundário obtido é o

4 a) vapor de água. b) oxigênio molecular. c) hipoclorito de sódio. d) hidrogênio molecular. e) cloreto de hidrogênio. Questão 06 - (FGV SP/2016) Em um experimento em laboratório de química, montou-se uma célula eletrolítica de acordo com o esquema: Usaram-se como eletrodo dois bastões de grafite, uma solução aquosa 1,0 mol.l 1 de CuSO 4 em meio ácido a 20 ºC e uma pilha. Alguns minutos, após iniciado o experimento, observaram-se a formação de um sólido de coloração amarronzada sobre a superfície do eletrodo de polo negativo e a formação de bolhas na superfície do eletrodo de polo positivo. Com base nos potenciais de redução a 20 ºC, Cu 2+ (aq) +2e Cu (s) + 0,34 V 2H + (aq) + 2e H 2 (g) 0,00 V O 2 (g) + 4H + (aq) + 4e H 2 O (l) + 1,23 V É correto afirmar que se forma cobre no a) catodo; no anodo, forma-se O 2. b) catodo; no anodo, forma-se H 2 O. c) anodo; no catodo, forma-se H 2. d) anodo; no catodo, forma-se O 2. e) anodo; no catodo, forma-se H 2 O. Questão 07 - (UFU MG/2016)

5 Fonte: A figura ilustra a aparelhagem utilizada para o revestimento de um anel de alumínio com ouro, processo conhecido como galvanoplastia. Em muitas indústrias, são utilizados banhos com soluções de cianeto de sódio ou de potássio e, noutros tanques, soluções de ácido clorídrico para remoção de tintas, incrustações e ferrugens da superfície metálica. Sobre esse processo, faça o que se pede. a) Escreva as equações das semirreações que ocorrem no anodo e no catodo. b) Indique qual processo eletroquímico ocorre no anodo e no catodo. c) Apresente um problema ambiental ou de segurança no trabalho que resulta do uso dos sais de cianeto pelas indústrias de galvanoplastia. TEXTO: 2 - Comum à questão: 8 O uso mais popular do cloreto de sódio é na cozinha, onde é utilizado para acrescentar sabor a uma infinidade de alimentos e também como conservante e material de limpeza. É na indústria química, no entanto, que ele é mais consumido. São inúmeros os processos que fazem uso de produtos do processamento desse sal. Questão 08 - (UNICAMP SP/2014) O uso industrial do cloreto de sódio se dá principalmente no processo de obtenção de alguns importantes produtos de sua eletrólise em meio aquoso. Simplificadamente, esse processo é feito pela passagem de uma corrente elétrica em uma solução aquosa desse sal. Pode-se afirmar que, a partir desse processo, seriam obtidos: a) gás hidrogênio, gás oxigênio e ácido clorídrico. b) gás hidrogênio, gás cloro e ácido clorídrico. c) gás hidrogênio, gás cloro e hidróxido de sódio em solução. d) gás hidrogênio, gás oxigênio e hidróxido de sódio em solução. Questão 09 - (UNICAMP SP/2018)

6 A galvanoplastia consiste em revestir um metal por outro a fim de protegê-lo contra a corrosão ou melhorar sua aparência. O estanho, por exemplo, é utilizado como revestimento do aço empregado em embalagens de alimentos. Na galvanoplastia, a espessura da camada pode ser controlada com a corrente elétrica e o tempo empregados. A figura abaixo é uma representação esquemática desse processo. Considerando a aplicação de uma corrente constante com intensidade igual a 9, A, a massa depositada de estanho após 1 min 40 s será de aproximadamente a) 0,6 mg e ocorre, no processo, a transformação de energia química em energia elétrica. b) 0,6 mg e ocorre, no processo, a transformação de energia elétrica em energia química. c) 1,2 mg e ocorre, no processo, a transformação de energia elétrica em energia química. d) 1,2 mg e ocorre, no processo, a transformação de energia química em energia elétrica. Dados: 1 mol de elétrons corresponde a uma carga de C; Sn: 119 g.mol 1. Questão 10 - (UNESP SP/2017) Em um experimento, um estudante realizou, nas Condições Ambiente de Temperatura e Pressão (CATP), a eletrólise de uma solução aquosa de ácido sulfúrico, utilizando uma fonte de corrente elétrica contínua de 0,200 A durante 965 s. Sabendo que a constante de Faraday é C/mol e que o volume molar de gás nas CATP é ml/mol, o volume de H 2 (g) desprendido durante essa eletrólise foi igual a a) 30,0 ml. b) 45,0 ml. c) 10,0 ml. d) 25,0 ml. e) 50,0 ml. Questão 11 - (FMJ SP/2014) Suponha que a corrente elétrica de 8 amperes produzida pela célula a combustível mais eficiente que os pesquisadores conseguiram construir seja utilizada para realizar a eletrólise de 10 litros de uma solução aquosa de sulfato de cobre (II) de concentração igual a 0,5 mol/l. Sabendose que a constante de Faraday é igual a C/mol, para que todos os íons Cu 2+

7 presentes na solução sejam reduzidos a cobre metálico no cátodo, estima-se que o tempo necessário, em horas, seja de, aproximadamente, a) 89. b) 34. c) 48. d) 15. e) 62. Questão 12 - (UFGD MS/2014) Na eletrólise da solução de AgNO 3 ocorre a deposição de prata metálica no cátodo, segundo a reação Ag + (aq) + e Ag(s). Se uma corrente elétrica de 1,50 A passa, durante 15 minutos, através da solução de íons prata, que massa de prata, em gramas, se deposita? Assinale a alternativa correta. (Dado: 1 mol de e = 9,65 x 10 4 C) a) 6,0 g b) 2,4 g c) 23 g d) 1,51 g e) 5,0 g GABARITO: 1) Gab: O processo de separação da água e dos sais é a cristalização fracionada e a propriedade específica que permite a separação dos componentes envolvidos é a solubulidade dos sais. Equação de formação do hidróxido de magnésio: 2 Mg (aq) 2OH (aq) Mg(OH) 2(s) Aquecimento do hidróxido de magnésio: Mg(OH) 2(s) MgO(s) H2O(g) Formação do cloreto de magnésio a partir do MgO(s): Eletrólise ígnea do cloreto de magnésio: 2) Gab: B 3) Gab: E 4) Gab: D 1MgO(s) 2HCl(aq) 1MgC l2(aq) 1H 2O( l) MgCl (s) Mg catodo : Mg anodo : 2Cl 2 2 ( l) 2e ( l) Cl ( l) 0 Mg ( l) ( l) Cl (g) 2e global : MgCl (s) Mg( l) Cl (g) 2 2 2

8 5) Gab: D 6) Gab: A 7) Gab: a) Ânodo: Au(s) Au 3+ (aq) + 3e Cátodo: Au 3+ (aq) + 3e Au(s) b) Ânodo oxidação Cátodo redução c) As indústrias metalúrgicas que atuam no setor de galvanoplastia geralmente utilizam soluções contendo o íon cianeto. Estas soluções são tratadas e posteriormente, o resíduo gerado contendo este íon é descartado, podendo ocasionar a contaminação do solo e rios. Cianeto é tóxico para todo tipo de vida animal, pois bloqueia o transporte de oxigênio no metabolismo. Portanto, o descarte de resíduos contendo CN pode causar um grande problema ambiental, como por exemplo, a destruição da fauna aquática e destruição de plantações nas ribeirinhas. Ainda, em ph< 9,2 a maior parte do cianeto livre encontra-se na forma protonada, HCN, que é altamente volátil, tóxico e explosivo, podendo causar danos ao meio ambiente e também aos trabalhadores que manipulam soluções contendo este íon. Se o candidato mencionar que sais de cianeto podem causar patologias dermatológicas, tais como dermatites e dermatoses ocupacional, será considerada nesta questão, sendo atribuída nota total ao candidato referente a este item. 8) Gab: C 9) Gab: B 10) Gab: D 11) Gab: B 12) Gab: D