QUÍMICA - 2 o ANO MÓDULO 26 ELETROQUÍMICA: PILHAS - EXERCÍCIOS

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1 QUÍMICA - 2 o ANO MÓDULO 26 ELETROQUÍMICA: PILHAS - EXERCÍCIOS

2 Fixação p 1) (PUC) Uma cela galvânica consiste de um dispositivo no qual ocorre a geração espontânea de corrente elétrica a partir de uma reação de oxirredução. Considere a pilha formada por duas meias-pilhas constituídas de alumínio em solução aquosa de seus íons e chumbo em solução aquosa de seus íons e os potenciais de redução abaixo: Al e Al (aq) (s) E0 = -1,68V Pb e Pb (aq) (s) E0 = -0,13V Sobre essa pilha, é correto afirmar que: a) a equação global desta pilha é 2 Al Pb 2 Al + 3 (aq) (s) Pb+2 (aq) b) o metal alumínio atua como agente oxidante. c) a espécie Pb +2 atua como agente redutor. (aq) d) a diferença de potencial gerada nesta pilha é de 1,55 V. e) na semiequação de redução balanceada, a espécie Pb +2 recebe um elétron. (aq)

3 Fixação Para responder as questões 2 e 3, utilize o enunciado abaixo: Aparelhos, como rádios portáteis, alimentados com pilha só funcionam porque as pilhas são geradoras de eletricidade, e o uso de mais de uma pilha, em série, resulta na soma de suas voltagens. Considere as três pilhas abaixo, ligadas em série: 2,35 V Pilha 1 Pilha 2 Pilha 3 Pilha 1: meia pilha de Ag/Ag + unida a meia pilha de Cu/Cu +2. Reação: Cu (s) + 2 Ag + (aq) Cu2+ (aq) + 2 Ag (s) Pilha 2: meia pilha de Cu/Cu 2+ unida a meia pilha de Zn/Zn 2+. Reação: Zn (s) + Cu 2+ (aq) Zn2+ (aq) + Cu (s) Pilha 3: meia pilha de Cu/Cu 2+ unida a meia pilha de Pb/Pb 2+. Reação: Pb (s) + Cu 2+ (aq) Pb2+ (aq) + Cu (s) 2) (PUC) Considerando os fenômenos de oxidação e de redução descritos nas equações iônicas das 3 pilhas e, ainda, que essas reações ocorrem com transferência de elétrons e de maneira espontânea, assinale a opção incorreta. a) Os elétrons circulam pelos fios ligados ao voltímetro. b) Íons circulam pela ponte salina (tubo de vidro contendo solução saturada de um sal como o KNO 3 ) que liga as meias-pilhas de cada sistema. c) Cobre é cátodo nas pilhas 2 e 3. d) O potencial de redução do cobre é maior do que o potencial de redução do chumbo e da prata. e) Cobre é ânodo na pilha 1.

4 ) (PUC) Quem fez o experimento mostrado na figura, mediu a diferença de potencial das rês pilhas ligadas em série e o valor acusado no voltímetro foi 2,35 V. Antes, foram medidas s diferenças de potenciais da pilha 1 e da pilha 2, tendo-se encontrado os valores 0,54 V e,16 V, respectivamente. Esqueceu-se de medir a diferença de potencial gerado na pilha 3. om esses dados, é correto afirmar que, nesse experimento, o valor que mais se aproxima da iferença de potencial da pilha 3 é: ) 0,64 V ) 0,98 V ) 1,43 V ) 1,70 V ) 1,82 V

5 Fixação 4) (PUC) Considerando-se que o potencial de redução do zinco é 0,76V e o do cobre é +0,34V, na bateria elétrica construída por Beddoes, é correto afirmar que: a) a espécie que provoca a redução é o cobre. b) a reação é representada corretamente por: Cu (s) + Zn 2+ (aq) Cu2+ (aq) + Zn (s). c) o cloreto de sódio aquoso é o agente oxidante. d) a espécie que permanece na forma reduzida é o cobre. e) o agente oxidante é o Zn.

6 F q v ) (FUVEST) O cientista e escritor Oliver Sacks, em seu livro Tio Tungstênio, nos conta a seguinte 6 assagem de sua infância: Ler sobre [Humphry] Davy e seus experimentos estimulou-me a h azer diversos outros experimentos eletroquímicos... Devolvi o brilho às colheres de prata de e inha mãe colocando-as em um prato de alumínio com uma solução morna de bicarbonato e e sódio [NaHCO 3 ]. p Pode-se compreender o experimento descrito, sabendo-se que: s m objetos de prata, quando expostos ao ar, enegrecem devido à formação de Ag 2 O e Ag 2 S a compostos iônicos). d as espécies químicas Na +, Al 3+ e Ag + têm, nessa ordem, tendência crescente para receber p létrons. c Assim sendo, a reação de oxirredução, responsável pela devolução do brilho às colheres, ode ser representada por: ) 3Ag + + Al 0 3Ag 0 + Al 3+ ) Al Ag 0 Al 0 + 3Ag + ) Ag 0 + Na + Ag + + Na 0 ) Al 0 + 3Na + Al Na 0 ) 3Na 0 + Al 3+ 3Na + + Al 0

7 Escrevendo as equações das semirreações ue ocorrem nessas pilhas de combustível, erifica-se que, nesse esquema, as setas com ixação ) (FUVEST) As naves espaciais utilizam pilas de combustível, alimentadas por oxigênio hidrogênio, as quais, além de fornecerem a nergia necessária para a operação das naves, roduzem água, utilizada pelos tripulantes. Esas pilhas usam, como eletrólito, o KOH (aq), de odo que todas as reações ocorrem em meio lcalino. A troca de elétrons se dá na superfície e um material poroso. Um esquema dessas ilhas, com o material poroso representado na or cinza, é apresentado a seguir. motor as letras a e b indicam, respectivamente, o sentido de movimento dos: a) íons OH - e dos elétrons b) elétrons e dos íons OH - c) íons K + e dos elétrons d) elétrons e dos íons K + e) elétrons e dos íons H + a excesso de H 2 O (g) + H 2 O (g) b O 2(g) H 2 O (g) eletrólito KOH (aq) ânodo (-) cátodo (+) excesso de O 2(g)

8 F ) (FAAP) A pilha alcalina apresenta vantagens sobre uma pilha de Leclanché (zinco-carvão). 8 onsiderando que uma pilha alcalina seja constituída por uma barra de manganês puro, outrap e zinco poroso e uma pasta contendo KOH, a ddp inicial da pilha e a equação global da reação Z ue nela ocorre, são: A ados: Mn e Mn 0 E 0 = -118v Zn e Zn 0 E 0 = -0,76v ) 0,42 V Mn 0 + Zn 2+ Mn 2+ + Zn 0 ) 1,60 V Mn 2+ + Zn 0 Mn 0 + Zn 2+ ) 0,76 V Mn 2+ + Zn 0 Mn 0 + Zn 2+ ) 1,18 V Mn 0 + Zn 2+ Mn 2+ + Zn 0 ) 1,94 V Mn 2+ + Zn 0 Mn 0 + Zn 0 a b c

9 ) (PUC) A partir dos valores de potencial-padrão de redução apresentados abaixo, o potencialadrão do sistema formado por um ânodo de Zn/Zn 2+ e um cátodo de Ag/AgCl seria: n 2+ (aq) + 2e Zn (s) gcl (s) + e Ag (s) + Cl - (s) ) -1,32 V d) +0,56 V ) -1,16 V e) +0,96 V ) - 0,36 V E0 = -0,76 V versus eletrodo padrão de hirogênio E0 = +0,20 V versus eletrodo padrão de hidrogênio

10 Fixação 9) (UFF) A primeira pilha elétrica produzida pelo italiano Alessandro Volta em 1800 consistia em discos de Zn e Ag metálicos, separados por discos de papelão molhados com solução aquosa de cloreto de sódio. Desde então, vários outros modelos e combinações de elementos foram sendo propostos. Uma das pilhas mais simples é a de Daniell, a qual é obtida da montagem adequada das semicélulas Cu 2+ /Cu 0 e Zn 2+ /Zn 0. Semirreação Zn e - Zn 0 E 0 (v) -0,76v Cu e - Cu 0 0,34 Considerando as informações, assinale a alternativa correta: a) O potencial padrão da pilha é de -1,10 v. b) O potencial padrão da pilha é de 0,76 v. c) O ânodo de cobre tem polaridade negativa. d) O potencial E 0 (Cu/Cu 2+ ) é 0,34 v. e) O ânodo é formado pela semicélula do zinco.

11 Fixação 10) (UFRRJ) A figura abaixo representa o esquema de uma pilha. Cu (S) Fe (S) - - solução de íons Cu + + solução de íons Fe Considerando os potenciais de redução abaixo: a) calcule a diferença de potencial da pilha. b) escreva a reação do eletrodo de cobre. c) escreva a reação do eletrodo de ferro. d) escreva a equação total da pilha. Parede porosa

12 F 1) (UENF) Para evitar a corrosão das plataformas marítimas situadas na Bacia de Campos, 1 mprega-se a proteção catódica, método que requer a utilização de um metal de sacrifício em d ontato com o metal da plataforma que se deseja proteger. Esse conjunto forma um sistema letroquímico denominado pilha. Observe o quadro abaixo: Semirreações Potenciais-padrão de redução (1M, 25 C) Zn 2+ + (aq) 2e- Zn (s) -0,76v a Mg 2+ + (aq) 2e- Mg (s) -2,37v b c Fe 2+ + (aq) 2e- Fe (s) -0,44v d Cu 2+ + (aq) 2e- Cu (s) +0,34v e f g ) Cite dois metais que seriam mais eficientes na proteção do ferro da estrutura da plataforma justifique sua resposta. h i ) Calcule a diferença de potenciais-padrão de uma pilha constituída por cobre e ferro.

13 2) Uma pilha é constituída dos eletrodos de alumínio e cobalto. Dados os potenciais-padrão e redução: Al e- Al Co e- Co E 0 = - 1,66 V E 0 = - 0,28 V Pede-se com relação a esta pilha: ) O cátodo ) O ânodo ) O polo negativo ) O polo positivo ) Os íons que migram pela ponte salina em direção ao eletrodo de cobalto ) A equação global da pilha ) O oxidante ) O redutor ) A ddp

14 F 3) Dada a representação oficial de uma pilha, constituída de eletrodos de níquel e chumbo: 1 d Ni Ni 2+ Pb 2+ Pb p e Pede-se com relação a ela: b ) O esquema de montagem (desenho da pilha) d ) O sentido da corrente elétrica ) O cátodo ) O polo negativo ) Sabendo-se a ddp dessa pilha é 0,11 V e que o potencial de redução do Pb 2+ é - 0,13 V, qual potencial de redução do Ni 2+?

15 4) (FUVEST) Deixando funcionar uma pilha formada por uma barra de chumbo imersa em uma solução e Pb(NO 3 ) 2 e uma barra de zinco imersa em uma solução de Zn(NO 3 ) 2 separadas por uma parede orosa, após algum tempo a barra de zinco vai se desgastando e a de chumbo ficando mais espessa, m consequência da deposição de átomos neutros no início do de chumbo do experimento, as duas arras apresentavam as mesmas dimensões e o espessamento da barra de chumbo. Qual o sentido o fluxo de elétrons no fio metálico?

16 F 5) (UFU) São dadas as seguintes semirreações com os respectivos potenciais de eletrodos: 1 Mg Mg e - E 0 = +2,34 V p Ni Ni e - E 0 = +0,25 V f r Cu Cu e - E 0 = - 0,35 V Ag Ag + + e - E 0 = - 0,80 V Considere agora as seguintes reações: ) Mg + Ni ++ Mg ++ + Ni I) Ni + Cu ++ Ni ++ + Cu II) 2 Ag + + Mg Mg Ag V) Ni Ag Ni + 2Ag + A análise das equações I, II, III e IV nos permite concluir que: ) somente II e III são espontâneas. ) somente III e IV são espontâneas. ) somente I e II são espontâneas. ) Somente I,II e III são espontâneas. o

17 6) (UFJF) Tanques reservatórios para combustíveis em postos de abastecimento e tubulações ara oleodutos são fabricados a partir de aço. O aço comum é basicamente constituído por erro. Para proteção desses tanques e tubulações subterrâneas contra corrosões, eles são evestidos por uma camada de magnésio que, periodicamente, deve ser substituída. - E 0 (v) Mg e - Mg -2,36 Cr e - Cr -0,74 Fe e - Fe -0,44 Escreva a reação global balanceada da pilha galvânica formada por ferro e crômio, indicando s agentes, oxidante e redutor.

18 F a b 7) (UFPR) A ação branqueadora da água sanitária deve-se ao íon hipoclorito, um forte agente oxidante. 1 ma alternativa à água sanitária é a utilização de detergentes que contêm peróxido de hidrogênio, a hamados alvejantes seguros. O poder oxidante de uma espécie pode ser avaliado comparando-se a alores de potencial padrão de redução das reações envolvidas. A seguir são fornecidas semirrea-ões de redução do íon hipoclorito (ClO - ) e do peróxido de hidrogênio (H 2 O 2 ) e respectivos valores e potencial padrão de redução. ClO e - + H 2 O Cl OH - H 2 O e H + 2 H 2 O E 0 = 0,890 V E 0 = 1,763 V ) Qual é o agente oxidante mais forte: hipoclorito ou peróxido? ) Escreva a equação química balanceada da reação entre os íons hipoclorito e iodeto. I 2 + 2e - 2I - E 0 = 0,535 V ) Calcule a variação de potencial padrão da reação entre os íons hipoclorito e iodeto.

19 8) (UFRJ) Na busca por combustíveis mais limpos, o hidrogênio tem-se mostrado uma lternativa muito pro-missora, pois sua utilização não gera emissões poluentes. O esquema seguir mostra a utilização do hidrogênio em uma pilha eletroquímica, fornecendo energia létrica a um motor. motor H 2 H 2 H + O 2 (ar) O 2 H 2 O H 2 O H 2 2 H e _ O 2 4 H e _ + Eletrólito + catalisador 2H 2 O º E red = + 1,23 V Com base no esquema: ) Identifique o eletrodo positivo da pilha. Justifique sua resposta. ) Usando as semirreações, apresente a equação da pilha e calcule sua força eletromotriz.