Semana 08. Acesso em: 10 abr )

Transcrição

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2 01. (Uel 016) 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 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: < ordem>. Acesso em: 10 abr. 015.) Em sintonia com o que é mencionado no texto, também sob a perspectiva da termodinâmica, devese 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 o, 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. 0. (Enem PPL 015) O alumínio é um metal bastante versátil, pois, a partir dele, podem-se confeccionar materiais amplamente utilizados pela sociedade. A obtenção do alumínio ocorre a partir da bauxita, que é purificada e dissolvida em criolita

3 fundida (Na 3 AlF 6 ) e eletrolisada a cerca de 1000 o C. Há liberação do gás dióxido de carbono (CO ) formado a partir da reação de um dos produtos da eletrólise com o material presente nos eletrodos. O ânodo é formado por barras de grafita submergidas na mistura fundida. O cátodo é uma caixa de ferro coberta de grafita. A reação global do processo é: A O 3( ) 3C(s) 4 A ( ) 3 CO (g) Na etapa de obtenção do alumínio líquido, as reações que ocorrem no cátodo e ânodo são: a) b) c) d) e) 3 cátodo : A 3e A O O 4e ânodo C O CO O O 4e cátodo C O CO 3 ânodo : A 3e A 3 A 3e A cátodo O O 4e ânodo : C O CO 3 A 3e A cátodo C O CO ânodo : O O 4e 3 A 3e A ânodo C O CO cátodo : O O 4e 03. (Enem 013) Eu também podia decompor a água, se fosse salgada ou acidulada, usando a pilha de Daniell como fonte de força. Lembro o prazer extraordinário que sentia ao decompor um pouco de água em uma taça para ovos quentes, vendo-a separar-se em seus elementos, o oxigênio em um eletrodo, o hidrogênio no outro. A eletricidade de uma pilha de 1 volt parecia tão fraca, e, no entanto podia ser suficiente para desfazer um composto químico, a água SACKS, O. Tio Tungstênio: memórias de uma infância química. São Paulo: Cia. das Letras, 00. O fragmento do romance de Oliver Sacks relata a separação dos elementos que compõem a água. O princípio do método apresentado é utilizado industrialmente na a) obtenção de ouro a partir de pepitas. b) obtenção de calcário a partir de rochas. c) obtenção de alumínio a partir da bauxita. d) obtenção de ferro a partir de seus óxidos. e) obtenção de amônia a partir de hidrogênio e nitrogênio. 04. (Enem 010) A eletrólise é muito empregada na indústria com o objetivo de reaproveitar parte dos metais sucateados. O cobre, por exemplo, é um dos metais com maior rendimento no processo de eletrólise, com uma recuperação de aproximadamente 99,9%. Por ser um metal de alto valor comercial e de múltiplas aplicações, sua recuperação torna-se viável economicamente. Suponha que, em um processo de recuperação de cobre puro, tenha-se eletrolisado uma solução de sulfato de cobre (II) (CuSO 4 ) durante 3h, empregando-se uma corrente elétrica de intensidade igual a 10A. A massa de cobre puro recuperada é de aproximadamente Dados: Constante de Faraday F = 96500C/mol; Massa molar em g/mol: Cu = 63,5 a) 0,0 g. b) 0,04 g. c),40 g. d) 35,5 g. e) 71,0 g. 05. (Enem PPL 013) Após o desmonte da bateria automotiva, é obtida uma pasta residual de 6 kg, em que 19%, em massa, é dióxido de chumbo(iv), 60%, sulfato de chumbo(ii) e 1%, chumbo metálico. O processo pirometalúrgico é o mais comum na obtenção do chumbo metálico, porém, devido à alta concentração de sulfato de chumbo(ii), ocorre grande produção de dióxido de enxofre (SO ), causador de problemas ambientais. Para eliminar a produção de dióxido de enxofre, utiliza-se o processo hidrometalúrgico, constituído de três etapas, no qual o sulfato de chumbo(ii) reage com carbonato de sódio a 1,0 mol/l a 45 C, obtendo-se um sal insolúvel (etapa 1), que, tratado com ácido nítrico, produz um sal de chumbo solúvel

4 (etapa ) e, por eletrólise, obtém-se o chumbo metálico com alto grau de pureza (etapa 3). ARAÚJO, R. V. V. et al. Reciclagem de chumbo de bateria automotiva: estudo de caso. Disponível em: Acesso em: 17 abr. 010 (adaptado). Considerando a obtenção de chumbo metálico a partir de sulfato de chumbo(ii) na pasta residual, pelo processo hidrometalúrgico, as etapas 1, e 3 objetivam, respectivamente, a) a lixiviação básica e dessulfuração; a lixiviação ácida e solubilização; a redução do Pb + em Pb 0. b) a lixiviação ácida e dessulfuração; a lixiviação básica e solubilização; a redução do Pb 4+ em Pb 0. c) a lixiviação básica e dessulfuração; a lixiviação ácida e solubilização; a redução do Pb 0 em Pb +. d) a lixiviação ácida e dessulfuração; a lixiviação básica e solubilização; a redução do Pb + em Pb 0. e) a lixiviação básica e dessulfuração; a lixiviação ácida e solubilização; a redução do Pb 4+ em Pb (Enem 009) Para que apresente condutividade elétrica adequada a muitas aplicações, o cobre bruto obtido por métodos térmicos é purificado eletroliticamente. Nesse processo, o cobre bruto impuro constitui o ânodo da célula, que está imerso em uma solução de CuSO 4. À medida que o cobre impuro é oxidado no ânodo, íons Cu + da solução são depositados na forma pura no cátodo. Quanto às impurezas metálicas, algumas são oxidadas, passando à solução, enquanto outras simplesmente se desprendem do ânodo e se sedimentam abaixo dele. As impurezas sedimentadas são posteriormente processadas, e sua comercialização gera receita que ajuda a cobrir os custos do processo. A série eletroquímica a seguir lista o cobre e alguns metais presentes como impurezas no cobre bruto de acordo com suas forças redutoras relativas. Entre as impurezas metálicas que constam na série apresentada, as que se sedimentam abaixo do ânodo de cobre são a) Au, Pt, Ag, Zn, Ni e Pb. b) Au, Pt e Ag. c) Zn, Ni e Pb. d) Au e Zn. e) Ag e Pb. 07. (Ime 017) Uma empresa de galvanoplastia produz peças especiais recobertas com zinco. Sabendo que cada peça recebe 7,0g de Zn que é utilizada uma corrente elétrica de 0,7 A e que a massa molar do zinco é igual a 65 g/mol, qual o tempo necessário para o recobrimento dessa peça especial? (Constante de Faraday: 1 F = C. mol 1 ) a) 4 h e 45 min b) 6 h e 30 min c) 8 h e 15 min d) 10 h e 30 min e) 1 h e 45 min 08. (Unesp 017) 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 0,00A durante 965 s. Sabendo que a constante de Faraday é C. mol 1 e que o volume molar de gás nas CATP é ml/mol, o volume de H (g) desprendido durante essa eletrólise foi igual a a) 30,0 ml. b) 45,0 ml. c) 10,0 ml. d) 5,0 ml. e) 50,0 ml. 09. (Fmp 017) A galvanoplastia é uma técnica que permite dar um revestimento metálico a uma peça, colocando tal metal como polo negativo de um circuito de eletrólise. Esse processo tem como principal objetivo proteger a peça metálica contra a corrosão. Vários metais são usados nesse processo, como, por exemplo, o níquel, o cromo, a prata e o ouro. O ouro, por ser o metal menos reativo, permanece intacto por muito tempo.

5 Deseja-se dourar um anel de alumínio e, portanto, os polos são mergulhados em uma solução de nitrato de ouro III [Au(NO 3 ) 3 ]. Ao final do processo da eletrólise, as substâncias formadas no cátodo e no ânodo são, respectivamente, a) H e NO 3 b) N e Au c) Au e O d) Au e NO e) O e H 10. (Upe-ssa 3 017) Para a produção de fios elétricos, o cobre deve possuir 99,9% de pureza. Para tanto, o cobre metalúrgico (impuro) passa por um processo, que gera o cobre eletrolítico, conforme está ilustrado na figura a seguir. Sobre esse processo, são feitas as afirmações a seguir: I. No cátodo ( ), que é o cobre puro, ocorre depósito de mais cobre em virtude da redução do Cu +. II. A corrosão faz a solução aumentar a concentração de Cu + que é atraído para o catodo, formando cobre metálico livre das impurezas. III. Uma solução aquosa de NiSO 4 aumentaria a deposição de cobre puro no catodo. IV. No ânodo (+) existe a oxidação do cobre metálico. Está CORRETO, apenas, o que se afirma em a) I, II e III. b) I, II e IV. c) II, III e IV. d) I e IV. e) III.

6 GABARITO: 01: [B] [A] Incorreta. A eletrólise é um processo não espontâneo, onde os elétrons fluem do ânodo para o cátodo. [B] Correta. Na eletrólise, a energia elétrica é convertida em energia química, num processo não espontâneo. [C] Incorreta. Em uma pilha temos a conversão de energia química em elétrica, através de um processo espontâneo. [D] Incorreta. Em uma pilha galvânica, o processo é o espontâneo com ΔE 0. [E] Incorreta. Na pilha galvânica, o processo é espontâneo, onde o cátodo é o polo positivo e o ânodo o polo negativo. Equacionamento da eletrólise ígnea da alumina (A O 3) que faz parte do processo de obtenção do alumínio na indústria: Δ 3+ - A O 3(s) 4A ( ) + 6O ( ) - - 6O ( ) 3O (g) + 1e (Ânodo; oxidação) (-) A ( ) + 1e 4A ( ) (Cátodo; redução) (+) Global A O 3(s) 3O (g) + 4A ( ) 04: [D] 0: [A] A partir da análise da equação fornecida no enunciado, vem: A O ( ) 3C(s) 4 A ( ) 3 C O (g) Cátodo : A 3e A (redução) 0 4 Ânodo : C C 4e (oxidação) 3 0 Cátodo : A 3e A (redução) O O 4e Ânodo : C O CO 03: [C] (oxidação) O texto refere-se a uma eletrólise (decompor a água se fosse salgada ou acidulada, usando a pilha de Daniell como fonte de força). Este método é utilizado industrialmente na obtenção de alumínio a partir da bauxita. A alumina (A O 3) é obtida a partir da bauxita: Δ A O 3.5HO(s) A O 3(s) 5HO(v). 05: [A] Sulfato de chumbo (II) reage com carbonato de sódio (lixiviação básica): PbSO4 NaCO3 PbCO3 NaSO 4 (etapa 1 lixiviação básica e dessulfuração) sal insolúvel PbCO3 HNO 3 Pb(NO 3) HO CO (etapa lixiviação básica ) H O H OH Pb(NO 3) ( ) Pb e Pb NO3 sal solúvel 0 Pb (redução cátodo) ( ) OH e 1 HO O (oxidação ânodo) 1 0 Pb(NO 3 ) HO H NO3 O Pb chumbo metálico 06: [B] + 0 (etapa 3 redução do Pb em Pb ) Neste caso a força redutora é a capacidade de um metal provocar a redução de outro. Para isto acontecer este metal deverá perder elétrons com mais facilidade do que o outro e assim fornecerá os

7 elétrons necessários para ocorrer a redução da outra espécie. Entre as impurezas metálicas que constam na série apresentada, as que se sedimentam abaixo do ânodo de cobre, ou seja, tem menor força redutora são: ouro, platina e prata. 07: [C] Zn e Zn C Q Q 0.784,615 C i 0,7 A Q it 0.784,615 0,7 t t 9.69,307 s 65 g 7g t 8,47863 h 8 h e 14,87 min t 8 h e 15 min 10: [B] [I] Correta. No cátodo (polo negativo) ocorre redução dos íons Cu presentes na solução. Assim, se for inserido um eletrodo de cobre no cátodo haverá depósito de mais cobre nesse eletrodo. [II] Correta. No ânodo (polo positivo) irá ocorrer oxidação, ou seja, esse eletrodo sofre corrosão, pois ao perder elétrons, o cobre metálico forma Cu que irá para a solução e será atraído para o polo negativo, onde irá se depositar em forma de cobre metálico puro. [III] Incorreta. A presença de uma solução aquosa de NiSO 4 irá dificultar a deposição de cobre puro no catodo, pois haverá competição de cátions em solução. [IV] Correta. No ânodo (polo positivo) ocorre 0 (s) (aq) oxidação do cobre: Cu Cu e. 08: [D] Q it Q 0,00 A 965 s 0, C H (aq) e 1H(g) V V H H 09: [C] C 0, C ml V H 0, C ml 5,0 ml C 5,0 ml Cátodo (polo negativo): desses cátions o o Au. (s) 3 Au 3 Au e H na competição irá descarregar 1º, formando Ânodo (polo positivo): NO3 e OH na competição desses ânions o OH irá descarregar 1º, formando o gás O.