3º Trimestre Sala de Estudos Química Data: 20/10/18 Ensino Médio 2º ano classe: A_B Profª Danusa Nome: nº

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1 3º Trimestre Sala de Estudos Química Data: 2/1/18 Ensino Médio 2º ano classe: A_B Profª Danusa Nome: nº Conteúdo: Pilhas Questão 1 - (UERJ/218) Em função de seu poder oxidante, a solução de hipoclorito de sódio, usualmente conhecida como água sanitária, e o ozônio são utilizados na higienização de frutas e hortaliças. Quanto maior o poder oxidante, maior a capacidade de higienização. Considere as reações abaixo, que indicam os valores dos potenciais-padrão Eº de redução do ozônio e do íon hipoclorito. O 3 (g) + H 2 O (l) + 2 e O 2 (g) + 2 OH (aq) Eº = +1,24 V ClO (aq) + H 2 O (l) + 2 e Cl (aq) + 2 OH (aq) Eº = +,89 V Indique a fórmula estrutural plana do ozônio e determine o número de oxidação do cloro no íon hipoclorito. Com base nas informações apresentadas, indique, também, a substância que atuaria de maneira mais eficaz na higienização dos alimentos, justificando sua escolha. Questão 2 - (FAMEMA SP/218) Considere a seguinte reação: Cu (s) + 2Fe 3+ (aq) Cu 2+ (aq) + 2Fe 2+ (aq) a) Escreva as semirreações de oxidação (perda de elétrons) e de redução (ganho de elétrons) correspondentes a essa reação. b) Calcule a diferença de potencial-padrão E correspondente a essa reação (utilize a tabela de potenciais de eletrodo para esse cálculo). Classifique essa razão como espontânea ou não-espontânea. Questão 3 - (UNESP SP/218) A pilha Ag-Zn é bastante empregada na área militar (submarinos, torpedos, mísseis), sendo adequada também para sistemas compactos. A diferença de potencial desta pilha é de cerca de 1,6 V à temperatura ambiente. As reações que ocorrem nesse sistema são: No cátodo: Ag 2 O + H 2 O + 2e 2Ag + 2OH No ânodo: Zn Zn e Zn OH Zn(OH) 2 Reação global: Zn + Ag 2 O + H 2 O 2Ag + Zn(OH) 2 (Cristiano N. da Silva e Julio C. Afonso. Processamento de pilhas do tipo botão. Quím. Nova, vol. 31, 28. Adaptado.) a) Identifique o eletrodo em que ocorre a semirreação de redução. Esse eletrodo é o polo positivo ou o negativo da pilha?

2 b) Considerando a reação global, calcule a razão entre as massas de zinco e de óxido de prata que reagem. Determine a massa de prata metálica formada pela reação completa de 2,32 g de óxido de prata. Questão 4 - (FUVEST SP/217) Um estudante realizou um experimento para avaliar a reatividade dos metais Pb, Zn e Fe. Para isso, mergulhou, em separado, uma pequena placa de cada um desses metais em cada uma das soluções aquosas dos nitratos de chumbo, de zinco e de ferro. Com suas observações, elaborou a seguinte tabela, em que (sim) significa formação de sólido sobre a placa e (não) significa nenhuma evidência dessa formação: A seguir, montou três diferentes pilhas galvânicas, conforme esquematizado. Nessas três montagens, o conteúdo do béquer I era uma solução aquosa de CuSO 4 de mesma concentração, e essa solução era renovada na construção de cada pilha. O eletrodo onde ocorria a redução (ganho de elétrons) era o formado pela placa de cobre mergulhada em CuSO 4 (aq). Em cada uma das três pilhas, o estudante utilizou, no béquer II, uma placa de um dos metais X (Pb, Zn ou Fe), mergulhada na solução aquosa de seu respectivo nitrato. O estudante mediu a força eletromotriz das pilhas, obtendo os valores:,44 V;,75 V e 1,7 V. A atribuição correta desses valores de força eletromotriz a cada uma das pilhas, de acordo com a reatividade dos metais testados, deve ser

3 Questão 5 - (UFPR/217) O ácido ascórbico é uma das formas da vitamina C que apresenta propriedade antioxidante. Na indústria de alimentos, ele é largamente utilizado como aditivo para prevenir a oxidação. Uma maneira de analisar a quantidade de ácido ascórbico em bebidas é através de uma reação de oxirredução utilizando iodo. Com base nisso, foi montada uma pilha, conforme ilustração abaixo, contendo eletrodos inertes de platina ligados a um voltímetro. Foram mantidas condições padrão (298 K, 1 atm e 1 mol L 1 ) para o experimento, e no instante em que se fechou o circuito, conectando-se os fios ao voltímetro, o valor de potencial medido foi de,48 V. Sabendo que o potencial padrão de redução de iodo a iodeto é de E =,54 V, o potencial padrão da reação abaixo é: a),3 V. b),6 V. c),24 V. d),48 V. e) 1,2 V. Questão 6 - (Mackenzie SP/217) Um estudante de química colocou, separadamente, barras de chumbo, níquel, ferro e cobre no interior de 4 béqueres, que continham solução aquosa de nitrato de estanho II de concentração 1 mol.l 1 a 25 ºC. As quatro possíveis reações de oxirredução, que ocorreriam espontaneamente, nos béqueres I, II, III e IV foram escritas abaixo: I. Pb(s) + Sn 2+ (aq) Pb 2+ (aq) + Sn(s) II. Ni(s) + Sn 2+ (aq) Ni 2+ (aq) + Sn(s) III. Fe(s) + Sn 2+ (aq) Fe 2+ (aq) + Sn(s) IV. Cu(s) + Sn 2+ (aq) Cu 2+ (aq) + Sn(s)

4 Dados: E (Pb 2+ (aq) /Pb(s)) =,13 V E (Sn 2+ (aq)/sn(s)) =,14 V E (Ni 2+ (aq)/ni(s)) =,23 V E (Fe 2+ (aq)/fe(s)) =,44 V E (Cu 2+ (aq)/cu(s)) = +,34 V De acordo com as informações acima, os béqueres em que ocorreram, espontaneamente, as reações de oxirredução foram a) I, II e IV, apenas. b) II e III, apenas. c) I, II e III, apenas. d) I e II, apenas. e) I e IV, apenas. Questão 7 - (PUC SP/217) Dados: Cu 2+ (aq) + 2e Cu(s) E red = +,34 V Al 3+ (aq) + 3e Al(s) E red = 1,68 V Considerando uma pilha formada pelos eletrodos de alumínio e cobre, qual será o valor de E da pilha? a) + 4,38 V b) + 2,2 V c) 2,36 V d) 1,34 V Questão 8 - (UNITAU SP/216) Em relação à pilha Znº/Zn 2+ // Cu 2+ /Cu o, assinale a afirmativa INCORRETA. a) O zinco metálico sofre uma reação de oxidação. b) No ânodo, ocorre a reação química esquematizada por Znº/Zn 2+. c) A formação do cobre metálico envolve uma reação de redução. d) No cátodo, ocorre a reação química esquematizada por Cu 2+ /Cu o. e) O íon Cu 2+ é originado da reação Cuº Cu 2+. Questão 9 - (UEM PR/216) Considere as informações abaixo e assinale o que for correto. Ni 2+ (aq) + 2e Cu 2+ (aq) + 2e Ag 1+ (aq) + 1e Ni(s) E =,23 V Cu(s) E = +,34 V Ag(s) E = +,8 V 1. Quando se mergulha uma lâmina de níquel metálico em uma solução contendo íons Cu 2+ (aq), ocorre deposição de cobre metálico sobre o níquel. 2. Quando se mergulha um fio de cobre metálico em uma solução contendo íons Ag + (aq), ocorre deposição de prata metálica sobre o fio de cobre.

5 4. Quando se mergulha um fio de cobre metálico em uma solução contendo íons Ni 2+ (aq), ocorre deposição de níquel metálico sobre o fio de cobre. 8. Se for montada uma pilha com os pares Ni 2+ (aq)/ni(s) e Cu 2+ (aq)/cu(s) nas condições padrão, o eletrodo de níquel metálico será o polo positivo da pilha. 16. É possível armazenar uma solução aquosa de Cu 2+ em um recipiente de níquel sem que haja deposição de cobre metálico. Questão 1 - (ENEM/216) Utensílios de uso cotidiano e ferramentas que contêm ferro em sua liga metálica tendem a sofrer processo corrosivo e enferrujar. A corrosão é um processo eletroquímico e, no caso do ferro, ocorre a precipitação do óxido de ferro(iii) hidratado, substância marrom pouco solúvel, conhecida como ferrugem. Esse processo corrosivo é, de maneira geral, representado pela equação química: 4 Fe (s) 3 O2 (g) 2 H2O ( l ) 2 Fe2O3 H2O (s) Ferrugem Uma forma de impedir o processo corrosivo nesses utensílios é a) renovar sua superfície, polindo-a semanalmente. b) evitar o contato do utensílio com o calor, isolando-o termicamente. c) impermeabilizar a superfície, isolando-a de seu contato com o ar úmido. d) esterilizar frequentemente os utensílios, impedindo a proliferação de bactérias. e) guardar os utensílios em embalagens, isolando-os do contato com outros objetos. Questão 11 - (PUC SP/215) Dados: Fe 3+ (aq) + e Fe 2+ (aq) Eº =,77 V Fe 2+ (aq) + 2e Fe(s) Eº =,44 V Cu 2+ (aq) + 2e Cu(s) Eº = +,34 V A formação da ferrugem é um processo natural e que ocasiona um grande prejuízo. Estima-se que cerca de 25% da produção anual de aço é utilizada para repor peças ou estruturas oxidadas. Um estudante resolveu testar métodos para evitar a corrosão em um tipo de prego. Ele utilizou três pregos de ferro, um em cada tubo de ensaio. No tubo I, ele deixou o prego envolto por uma atmosfera contendo somente gás nitrogênio e fechou o tubo. No tubo II, ele enrolou um fio de cobre sobre o prego, cobrindo metade de sua superfície. No tubo III, ele cobriu todo o prego com uma tinta aderente. Após um mês o estudante verificou formação de ferrugem a) em nenhum dos pregos. b) apenas no prego I. c) apenas no prego II. d) apenas no prego III. e) apenas nos pregos I e II.

6 Questão 12 - (ENEM/216) TEXTO I Biocélulas combustíveis são uma alternativa tecnológica para substituição das baterias convencionais. Em uma biocélula microbiológica, bactérias catalisam reações de oxidação de substratos orgânicos. Liberam elétrons produzidos na respiração celular para um eletrodo, onde fluem por um circuito externo até o cátodo do sistema, produzindo corrente elétrica. Uma reação típica que ocorre em biocélulas microbiológicas utiliza o acetato como substrato. AQUINO NETO, S. Preparação e caracterização de bioanodos para biocélula a combustível etanol/o 2. Disponível em: Acesso em: 23 jun. 215 (adaptado). TEXTO II Em sistemas bioeletroquímicos, os potenciais padrão (Eº ) apresentam valores característicos. Para as biocélulas de acetato, considere as seguintes semirreações de redução e seus respectivos potenciais: 2 CO H e CH 3 COO + 2 H 2 O Eº =,3 V O H e 2 H 2 O Eº =,8 V SCOTT, K.; YU, E. H. Microbial electrochemical and fuel cells: fundamentals and applications. Woodhead Publishing Series in Energy, n. 88, 216 (adaptado). Nessas condições, qual é o número mínimo de biocélulas de acetato, ligadas em série, necessárias para se obter uma diferença de potencial de 4,4 V? a) 3 b) 4 c) 6 d) 9 e) 15 Questão 13 - (FGV SP/213) Baterias de lítio são o principal componente dos mais recentes carros elétricos ou híbridos com motor a gasolina, que já estão em testes em São Paulo. (Revista Pesquisa Fapesp, n.o 199, pág. 72. Adaptado) Sobre o funcionamento da bateria de lítio na geração de energia elétrica, é correto afirmar que no anodo ocorre a reação de a) redução; o polo positivo é o catodo e a sua ddp é positiva. b) redução; o polo negativo é o catodo e a sua ddp é negativa. c) oxidação; o polo negativo é o catodo e a sua ddp é positiva. d) oxidação; o polo positivo é o catodo e a sua ddp é negativa. e) oxidação; o polo positivo é o catodo e a sua ddp é positiva.

7 TEXTO: 1 - Comum à questão: 14 Atualmente há um número cada vez maior de equipamentos elétricos portáteis e isto tem levado a grandes esforços no desenvolvimento de baterias com maior capacidade de carga, menor volume, menor peso, maior quantidade de ciclos e menor tempo de recarga, entre outras qualidades. Questão 14 - (UNICAMP SP/212) Desenvolveu-se, recentemente, uma bateria com uma grande capacidade de carga e número de ciclos, além de rapidez de recarga. Simplificadamente, no funcionamento dessa bateria ocorre uma deposição de lítio metálico num eletrodo de estanho e carbono (Sn/C), enquanto num eletrodo de carbono e sulfeto de lítio (Li 2 S/C) liberam-se o íon lítio e o enxofre elementar. Considerando essas informações, pode-se afirmar que no funcionamento da bateria ocorre a) uma reação de redução no eletrodo de Sn/C e uma reação de oxidação no eletrodo Li 2 S/C, e essas reações não se invertem no seu processo de recarga. b) uma reação de oxidação no eletrodo de Sn/C e uma reação de redução no eletrodo Li 2 S/C, e essas reações se invertem no seu processo de recarga. c) uma reação de oxidação no eletrodo de Sn/C e uma reação de redução no eletrodo Li 2 S/C, e essas reações não se invertem no seu processo de recarga. d) uma reação de redução no eletrodo de Sn/C e uma reação de oxidação no eletrodo Li 2 S/C, e essas reações se invertem no seu processo de recarga. Questão 15 - (FUVEST SP/215) A figura abaixo ilustra as estabilidades relativas das espécies que apresentam estado de oxidação +2 e +4 dos elementos da mesma família: carbono, silício, germânio, estanho e chumbo. As estabilidades relativas podem ser interpretadas pela comparação entre potenciais padrão de redução das espécies +4 formando as espécies +2, como representado a seguir para os elementos chumbo (Pb), germânio (Ge) e estanho (Sn): PbO 2 + 4H + + 2e Pb H 2 O E 1 GeO 2 + 2H + + 2e GeO + H 2 O E 2 SnO 2 + 4H + + 2e Sn H 2 O E 3 Os potenciais padrão de redução dessas três semirreações, E 1, E 2 e E 3, foram determinados experimentalmente, obtendo se os valores,12 V,,94 V e 1,5 V, não necessariamente nessa ordem. Sabe se que, quanto maior o valor do potencial padrão de redução, maior o caráter oxidante da espécie química.

8 a) Considerando as informações da figura, atribua, na tabela abaixo, os valores experimentais aos potenciais padrão de redução, e. E 1 E 2 E 3 b) O elemento carbono pode formar óxidos, nos quais a proporção entre carbono e oxigênio está relacionada ao estado de oxidação do carbono. Comparando os óxidos CO e CO 2, qual seria o mais estável? Explique, com base na figura apresentada acima. Questão 16 - (FUVEST SP/218) Um método largamente aplicado para evitar a corrosão em estruturas de aço enterradas no solo, como tanques e dutos, é a proteção catódica com um metal de sacrifício. Esse método consiste em conectar a estrutura a ser protegida, por meio de um fio condutor, a uma barra de um metal diferente e mais facilmente oxidável, que, com o passar do tempo, vai sendo corroído até que seja necessária sua substituição. Um experimento para identificar quais metais podem ser utilizados como metal de sacrifício consiste na adição de um pedaço de metal a diferentes soluções contendo sais de outros metais, conforme ilustrado, e cujos resultados são mostrados na tabela. O símbolo (+) indica que foi observada uma reação química e o ( ) indica que não se observou qualquer reação química. Da análise desses resultados, concluise que pode(m) ser utilizado(s) como metal(is) de sacrifício para tanques de aço:

9 a) Al e Zn. b) somente Sn. c) Al e Sn. d) somente Al. e) Sn e Zn. Note e adote: o aço é uma liga metálica majoritariamente formada pelo elemento ferro. Questão 17 - (Fac. Israelita de C. da Saúde Albert Einstein SP/217) Dados: Potencial de redução padrão em solução aquosa : Ag + (aq) + e Ag(s) E RED =,8 V Cu 2+ (aq) + 2e Cu(s) E RED =,34 V Pb 2+ (aq) + 2e Pb(s) E RED =,13 V Ni 2+ (aq) + 2e Ni(s) E RED =,25 V Fe 2+ (aq) + 2e Fe(s) E RED =,44 V Zn 2+ (aq) + 2e Zn(s) E RED =,76 V Mg 2+ (aq) + 2e Mg(s) = 2,37 V E RED Tubulações metálicas são largamente utilizadas para o transporte de líquidos e gases, principalmente água, combustíveis e esgoto. Esses encanamentos sofrem corrosão em contato com agentes oxidantes como o oxigênio e a água, causando vazamentos e elevados custos de manutenção. E RED Uma das maneiras de prevenir a oxidação dos encanamentos é conectá-los a um metal de sacrifício, método conhecido como proteção catódica. Nesse caso, o metal de sacrifício sofre a corrosão, preservando a tubulação. Considerando os metais relacionados na tabela de potencial de redução padrão, é possível estabelecer os metais apropriados para a proteção catódica de tubulações de aço (liga constituída principalmente por ferro) ou de chumbo. Caso a tubulação fosse de aço, os metais adequados para atuarem como metais de sacrifício seriam X e, caso a tubulação fosse de chumbo, os metais adequados para atuarem como proteção seriam Y.

10 Assinale a alternativa que apresenta todos os metais correspondentes às condições X e Y. X Y a) Ag e Cu Ni e Fe b) Ag e Cu Ni, Fe, Zn e Mg c) Zn e Mg Ni, Fe, Zn e Mg d) Zn e Mg Ag e Cu GABARITO: 1) Gab: Número de oxidação: +1. Substância: O 3. Como o potencial de redução do ozônio é maior que o do íon hipoclorito, o ozônio tem maior tendência de sofrer redução, ou seja, tem maior poder oxidante. 2) Gab: a) Semirreação de oxidação: Cu (s) Cu 2+ (aq) + 2 e Semirreação de redução: Fe 3+ (aq) + e Fe 2+ (aq) b) Para se obter a equação global (oxidorredução) deve-se somar as semirreações, adequando-as ao balanço das cargas: Cu (s) Cu 2+ (aq) + 2 e,34v 2Fe 3+ (aq) + 2 e 2Fe 2+ (aq) +,77V 1Cu (s) + 2Fe 3+ (aq) 1Cu 2+ (aq) + 2Fe 2+ (aq) +,43V Como o potencial da reação global é positivo, pode-se concluir que a reação é espontânea. 3) Gab: a) O eletrodo em que ocorre a redução é o cátodo, sendo o polo (+) da pilha. b) Zn + Ag 2 + H 2 O 2 Ag + Zn(OH) 2 1 mol 1 mol 2 mol 65,4g 232g 216g 2,32g x 4) Gab: A 5) Gab: B 6) Gab: B 7) Gab: B Razão m m Zn Ag2O 65,4g,28 232g x = massa de prata = 2,16 g

11 8) Gab: E 9) Gab: 3 1) Gab: C 11) Gab: C 12) Gab: B 13) Gab: E 14) Gab: D 15) Gab: a) b) Valor experimental em volt C O 2 2 E 1 1,5V E 2,12V E 3,94V O 2 O gráfico mostra que a estabilidade do estado (+4) do carbono é maior que a do estado (+2). Portanto, nesse critério, CO 2 é mais estável que CO. 16) Gab: A 17) Gab: C C 4 O 2