Gabarito - Eletroquímica 2015
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- Lorenzo Carmona Vasques
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1 Gabarit - letrquímica 15 Respsta da questã 1: 3 A 3 e A red 1,66V Cu e Cu red,34v,34 V 1,66 V Δ mair menr,34 ( 1,66), V ntã : 3 A A 3 e ( ) Cu e Cu ( 3) 3 A A 6 e (xidaçã ând) 3Cu 6 e 3Cu (reduçã cátd) Glbal 3 A 3Cu A 3Cu redutr Respsta da questã : Incrreta. A reaçã 1 é de xidaçã e crre n ând da célula. Crreta. Na pilha crre uma reaçã espntânea que transfrma energia química em energia elétrica psta à eletrólise. Incrreta. A célula a cmbustível prduz smente crrente cntínua. Incrreta. A célula a cmbustível é um cnversr de energia química em energia elétrica. Respsta da questã 3: [] Tem-se a aplicaçã de uma sluçã de CuSO 4 (Cu (SO 4) ) em uma placa de ferr (Fe ), cncluí-se que Cu e Fe estã envlvids n prcess. A partir d quadr selecinams as equações envlvidas, u seja, aquelas que apresentam Cu e Fe : Semirreaçã de reduçã (V) 3 Fe 3e Fe,4 Cu e Cu,34,34 V,4 V 3 Fe 3e Fe ( ; inverter) Cu e Cu ( 3; manter) 3 Fe Fe 6e 3Cu 6e 3Cu Glbal 3 Fe 3Cu Fe 3Cu Respsta da questã 4: Análise das alternativas: Incrreta. A reaçã crrerá mais rapidamente se a invés de ser utilizada uma lâmina de ferr metálic fr utilizad ferr metálic em pó, u seja, quant mair a superfície de cntat, mair a velcidade da reaçã. Crreta. A reaçã é espntânea, apresenta ptencial padrã de célula ( ce,44 V), e Fe (s) atua cm agente redutr. Fe e Fe(s) red,44 V H e H(g) red, V V,44 V Fe e Fe(s) red,44 V (inverter) H e H(g) red, V (manter) Δ mair menr, (,44),44 V agente redutr Fe(s) (xidaçã; ând) Fe e (reduçã; cátd) H e H(g) Glbal Fe(s) H Fe H(g) Incrreta. Quant mair fr a cncentraçã d ácid clrídric (HC ) utilizad, mais rapidamente a reaçã irá crrer. Incrreta. Na reaçã química descrita, xidaçã a íns Fe ; para frmar gás hidrgêni já s íns (H (g) ). Fe (s) irá sfrer H serã reduzids [] Incrreta. Um aument da temperatura d sistema levará a aument da rapidez das reações químicas endtérmicas e à diminuiçã para as reações químicas extérmicas. Respsta da questã 5: [I] Incrreta. Mntand a pilha: Glbal 3 3Cu Fe (s) 3Cu(s) Fe 1 Prfº Almir Química
2 Gabarit - letrquímica 15 ( )NH4 C MnO(s) e MnO3(s) H O( ) NH3 C Zn(s) C ZnC e RG : NH4 C MnO(s) Zn(s) MnO3(s) H O( ) NH3 ZnC Analisand s cmpsts (zn e Mn) na equaçã glbal, terems: 7( 1) 7 4( 1) ( 3) 7 A 7A C 4 4A C 7 3e xidaçã 3 Respsta da questã 8: Terems: Zn e Zn (s),76 V Ag 1e Ag(s),8 V Δ mair menr Δ,8 (,76) 1,56 V Send assim, zinc xida e manganês reduz. [II] Crreta. Calculand ptencial da pilha, terems: Δ (xi) (red) Δ +,76+,74 Δ 1,5V [III] Crreta. A reaçã glbal da pilha será: MnO (s) NH 4C Zn(s) MnO 3(s) HO( ) NH 3 ZnC ( )NH4 C MnO(s) e MnO3(s) H O( ) NH3 C Zn(s) C ZnC e RG : NH4 C MnO(s) Zn(s) MnO3(s) H O( ) NH3 ZnC [IV] Incrreta. À medida que a pilha vai send gasta, zinc aumenta sua massa e dióxid de manganês diminui sua massa. Respsta da questã 6: Os itens 1 e da ilustraçã sã catd (reduçã) e and (xidaçã), respectivamente. Trata-se de eletrólise em sluçã aqusa de NaC. ( ) H e H (reduçã catd) ( ) C e C (xidaçã and) Respsta da questã 7: Zn(s) Zn e (xidaçã ând desgaste) Ag e Ag (s) (reduçã cátd) Glbal Zn(s) Ag Zn Ag(s) Glbal Sentid espntâne : Zn(s) Ag Zn Ag (s). Respsta da questã 9: O estudante verificu frmaçã de ferrugem apenas n preg II, pis ptencial de reduçã d cbre é mair d que ptencial de reduçã d ferr, u seja, ferr sfre xidaçã ( enferruja ). 3 Fe 6 Fe,77 V Fe e Fe(s),44 V Cu e Cu(s),34 V,34 V,44 V,77 V Respsta da questã 1: Cr e Cr F 96.5 C Q Q,96.5 C Q it, , t t 16,97368 s t,116 min min 5 g 5 g,5 g Fazend balanceament de cargas, terems: Respsta da questã 11: Prfº Almir Química
3 Gabarit - letrquímica 15 Q i t Q 1 (48,5 6) Q 89.5C 3 Au 3e Au 3 965C 89.5C x x 197g de Au 197g / ml Respsta da questã 1: O dispsitiv representa uma pilha de hidrgêni. H O HO e (B : xidaçã ând) 1 O e O (A : reduçã cátd) 1 Glbal H O HO A crrente elétrica flui de A para B e flux ds elétrns é de B para A. Zn e Zn(s) red,76 V Fe e Fe(s) red,44 V,44 V,76 V Zn(s) Zn e (xidaçã) Fe e Fe(s) (reduçã) Zn(s) Fe Zn Fe(s) recipiente é mantid int act Zn(s) Fe Zn Fe(s) Δ,44 (,76),3 V Fe(s) Zn Fe Zn(s) Δ,3 V (ptencial negativ) Respsta da questã 14: Melhr agente redutr: apresenta mair ptencial de xidaçã. Cu Zn Cu Zn xidaçã Zn xidaçã Cu Cr Zn Cr Zn xidaçã Cr xidaçã Zn Hg Cu Cu Hg xidaçã Cu xidaçã Hg Cnclusã (pder redutr): Hg Cu Zn Cr. u seja, Respsta da questã 13: Para a armazenagem d sulfat de zinc, deverá ser utilizad um recipiente frmad pr um metal que apresente mair ptencial de reduçã d que zinc. Cu Cu e red,34 V Zn Zn e red,76 V Cr Cr e red,91 V Hg Hg e red,79 V Ordem crescente de pder redutr (crescente de ptencial de xidaçã): Hg Cu Zn Cr. Respsta da questã 15: Cu e Cu(s) mls 96.5 C Q 8,5 C 63,5 g 63,5 g 3 Prfº Almir Química Q,686 g
4 Gabarit - letrquímica 15 Cm as células estã ligadas em série, vem: 3 Au 3e Au(s) C 197 g 8,5 C mau mau,14188 g,14 g Respsta da questã 16: ntre magnési e níquel: Mg e Mg(s),37 V Ni e Ni(s),5 V (s) Mg Mg e,37v (s) Ni e Ni,5V (s) (s) Δ.G.: Mg Ni Ni Mg,1 V Terems: ntre alumíni e ferr: 3 A 3e A (s) Fe e Fe(s) 1,66 V,44 V (x 3)3Fe 6e 3Fe(s),44V 3 (x)a (s) A 6e 1,66V(inv) 3 3Fe A (s) 3Fe(s) A Δ 1,V ntre ferr e níquel: Fe e Fe(s),44 V Ni e Ni(s),5 V Fe(s) Fe e,44v Ni e Ni (s),5v.g.: Fe(s) Ni Ni(s) Fe Δ,19 V Respsta da questã 17: Cu e Cu (s),34v Ni(s) Ni e,5v Ni(s) Cu Ni Cu(s) Δ,59V Respsta da questã 18: Mntand as pilhas: ntre alumíni e magnési: 3 A 3e A (s) 1,66 V Mg e Mg(s),37 V 3 (x) A 6e A (s) 1,66V (x 3) 3Mg(s) 3Mg 6e,37V(inv) 3.G : A 3Mg(s) 3Mg A (s) Δ,71V Assim, pdems cncluir que a pilha de mair diferença de ptencial (ddp) é cnstituída n ând e n cátd, respectivamente, pels eletrds de magnési e níquel. Respsta da questã 19: Célula a cmbustível é um exempl de célula galvânica. H H e (xidaçã ând) 1 O H e HO (reduçã cátd) 1 Glbal H O HO Respsta da questã : 4 Prfº Almir Química
5 Gabarit - letrquímica 15 Q it Q 1 A 965 s 965 C C 1C e V C,4 L V C 1,1 L Respsta da questã 1: 96.5 C 965 C O ptencial de reduçã d estanh (,14V) é mair d que d ferr (,44V), lg ferr sfrerá xidaçã (perda de elétrns). Cnclusã: ferr será pl negativ e estanh será pl psitiv. Respsta da questã : Fe(s) Fe e Fe? (xidaçã) O(g) 4H e H O( ) 1,3 V (reduçã) Fe(s) O(g) 4 H H O( ) Fe 1,67 V (xidaçã) (reduçã) 1,67 V (xidaçã) 1,3 V 1,67 V (xidaçã),44 V Respsta da questã 3: i 5mA t 368s Q i t 3 Q C 1 ml de Li Li Li 1e 7g x x 1,4 1 g 1 ml de e 1 965C 193C Respsta da questã 4: [I] Crreta. Na reaçã de xirreduçã espntânea, representada na pilha de Daniell, a espécie que se xida, n cas Zn (s) transfere elétrns para a espécie que sfre reduçã, s íns Cu. Zn(s) Zn e (xidaçã ând) Cu e Cu (s) (reduçã cátd) [II] Incrreta. O íns Zn (s) sfre xidaçã, transferind elétrns para s Cu que sfrem reduçã. [III] Crreta. Para que crra a reaçã de xirreduçã espntânea, ptencial de reduçã d eletrd de cbre (,34 V) deve ser mair d que d eletrd de zinc (,76 V). [IV] Crreta. A placa de Zn (s) sfre crrsã, tend sua massa diminuída, e sbre a placa de cbre crre depósit de cbre metálic. [V] Incrreta. A cncentraçã de íns íns sfrem reduçã, e a cncentraçã de íns pis zinc metálic sfre xidaçã. Respsta da questã 5: Crreta. Os sais de líti citads n text sã: carbnat de líti: Li CO3 LiCO3 sulfat de líti: Li SO4 LiSO4 Cu diminui, pis estes Zn aumenta, Incrreta. O líti pr estar lcalizad na família ds metais alcalins, prtant, da 1 elétrn e se trna um cátin, Li, nas ligações iônicas. Incrreta. As embarcações sã feitas em aç (liga frmada principalmente de ferr e carbn), revestids pr tintas anticrrsivas, pis utrs fatres, além da densidade devem ser levads em cnsideraçã cm a resistência, pr exempl. Incrreta. O líti é um metal alcalin, bastante reativ cm água, nde irá frmar hidróxid de líti. [] Incrreta. Nas pilhas metal de líti funcina cm ând, nde irá xidar, u seja, perder elétrns. Respsta da questã 6: Neste cas a espécie adequada para essa recuperaçã deve apresentar ptencial de reduçã menr d que s íns prata na 3 frma de Ag(S O 3) (, V). Lg, tems três pções: 3 A 3e A (s) 1,66 Sn e Sn(s),14 Zn e Zn(s),76 5 Prfº Almir Química
6 Gabarit - letrquímica 15 u seja, 3 Ag(SO 3 ) e Ag(s) SO 3 (reduçã) X(s) X e (xidaçã) ntã, 3 Ag(S O 3 ) e Ag(s) 4SO 3 (reduçã) Sn(s) Sn e (xidaçã) Cnclusã: das espécies apresentadas, a adequada para essa recuperaçã é Sn(s). Respsta da questã 7: O sal frmad equivale a sulfat ferrs (FeSO 4), pis cátin ferr II (Fe ) apresenta menr ptencial de reduçã listad, u seja, prevalece a frmaçã d ânin sulfat (SO 4 ). Respsta da questã 8: [] Terems: Sn e Sn(s) red,14 V red Li 1 e Li(s) 3,4 V,14 V 3,4 V Δ,14 ( 3,4),9 V ntã : Sn e Sn(s) Li (s) Li e glbal (reduçã, cátd) (xidaçã; ând) Sn Li (s) Sn(s) Li Respsta da questã 9: Terems: sfre reduçã ( ) H O e H OH (reduçã cátd) sfre xidaçã mei básic ( ) C C e (xidaçã ând) Respsta da questã 3: Terems: 3 (s) A 3e A 1,68 V (s) 3(s) I. 3Hg 4Ag 6e Ag Hg,85 V Δ,85 ( 1,68),53 V mair menr 3 (s) A 3e A 1,68 V (s) 3 (s) II. Sn 3Ag e Ag Sn,5 V Δ,5 ( 1,68) 1,63 V mair menr 3 (s) A 3e A 1,68 V (s) 8 (s) III. 8Sn Hg 16e Sn Hg,13 V Δ,13 ( 1,68) 1,55 V mair menr Respsta da questã 31: Terems: Q i t 96,5min A 96,5 6 s A 1 96,5 C 3 Cr 3e Cr(s) mcr,8 g C 1 96,5 C Respsta da questã 3: 5 g mcr Numa eletrólise em série, a carga é igual nas duas cubas eletrlíticas, entã: Ni e Ni 96.5 C Q Q 48.5 C 58 g 14,5 g x M xe M x xc 7 g 48.5 C 8,875 g Carga 4 Respsta da questã 33: m uma reaçã de xirreduçã que crre espntaneamente, s elétrns sã transferids de uma espécie química cm menr ptencial de reduçã para utra cm mair ptencial de reduçã. Prtant, a calcularms a diferença de ptencial da célula, chega-se a um valr psitiv, prtant a afirmaçã I está errada. Respsta da questã 34: 6 Prfº Almir Química
7 Gabarit - letrquímica 15 A eletrólise é um prcess de xirreduçã nã espntâne. Cmpsts iônics n estad sólid sã péssims cndutres de eletricidade, pis s íns estã press na rede cristalina. A decmpsiçã térmica d clret de sódi é um prcess nã espntâne. HO( ) H OH NaC (s) Na C Ând (+): C C (g) e (xidaçã) Cátd (-): H + e H (g) (reduçã) NaC (s) HO( ) Na OH H (g) C (g) NaOH Agra, bserve equacinament da eletrólise d NaC (clret de sódi) nã simplificada em sluçã aqusa: Ând (+): C C (g) e Cátd (-): HO( ) e H (g) OH Célula HO( ) C H Glbal (g) C (g) OH Respsta da questã 37: 3 reaçã n ând: A A 3e Respsta da questã 35: As reações de descarga da pilha dependem d regime a que ela é submetida. m cndições de descarga muit lenta terems: Pl negativ: (xidaçã) Zn Zn e Pl psitiv: MnO (c) Zn e ZnO MnO3 (reduçã) quaçã glbal: Zn MnO (c) ZnO MnO3 Cm as reações de descarga da pilha seca sã cmplicadas, pdems generalizar: Ând (pl negativ): Zn Zn e (xidaçã) Cátd (pl psitiv): MnO NH 4 e MnO3 NH 3 HO (reduçã) quaçã glbal: Zn MnO NH 4 Zn MnO3 NH 3 HO A migraçã ds íns crre através da pasta e é muit lenta. Respsta da questã 36: Observe equacinament da eletrólise d NaC (clret de sódi) simplificada em sluçã aqusa: (g) reaçã n cátd: H O e H OH Respsta da questã 38: Cnsiderações: 1. O prcess eletrquímic pde ser chamad de eletrólise, pis crre cm cnsum de energia, u seja, de frma nã espntânea.. Se bjet de cbre fr clcad n ând, significa que sfrerá xidaçã, e s íns cbre-ii serã depsitads, pr reduçã, n cátd d prcess eletrlític. quaçã d ând: Cu(s) Cu e quaçã n cátd: Cu e Cu(s) Respsta da questã 39: Terems: H O( ) H OH NaC (s) Na C Ând (+): C C (g) e (xidaçã) Cátd (-): H + e H (g) (reduçã) NaOH NaC (s) H O( ) Na OH H (g) C (g) u 7 Prfº Almir Química
8 Gabarit - letrquímica 15 eletrólise d NaC (clret de sódi) nã simplificada em sluçã aqusa: Ând (+): C C (g) e Cátd (-): HO( ) e H (g) OH (róse na presença de fenlftaleína) Célula HO( ) C H Glbal (g) C (g) OH Observaçã: Cm a cncentraçã de água (H O) é muit mair que a ds íns Na +, a reaçã catódica é dada pr HO( ) e H (g) OH e nã pr Na e Na(s). Respsta da questã 4: Análise das afirmações: I. Incrreta. O melhr agente redutr apresentad na tabela é magnési, pis apresenta menr ptencial de reduçã (-,37 V). II. Crreta. A reaçã Zn aq Cu s Zn s Cu aq nã é espntânea, pis ptencial de reduçã d zinc (-,76 V) é menr d que d cbre (+,34 V). III. Incrreta. Nã se pde estcar uma sluçã de nitrat de níquel II em um recipiente revestid de zinc, sem danificá-l, pis níquel tem mair ptencial de reduçã (-,4 V) d que zinc (-,76 V). Neste cas, crreria a xidaçã d revestiment de zinc. IV. Crreta. A frça eletrmtriz de uma pilha eletrquímica frmada pr chumb e magnési é,4 V: Mg Mg e (xidaçã) xidaçã,37 V Pb e Pb (reduçã) reduçã,13 V Mg Pb Mg Pb Δ,37 (,13),4 V V. Crreta. Uma pilha eletrquímica mntada cm eletrds de cbre e prata pssui a equaçã glbal: Ag aq Cu s Ag s Cu aq. Cu Cu e Ag e (xidaçã; menr ptencial de reduçã) Ag (reduçã; mair ptencial de reduçã) Glbal Cu Ag Cu Ag 8 Prfº Almir Química
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SOLUÇÃO PC1. [D] SOLUÇÃO PRATIQUE EM CASA Teremos: 2 3 Cr 2O 7 (aq) 14H (aq) 6e 2Cr (aq) 7H2O( ); 0 E 1,33 V C O 4 (aq) 2H (aq) 2e C O 3 (aq) H2O( ); 0 E 1,23 V + 1,33 V > +1,23 V Então: 2 3 Cr 2O 7 (aq)
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