PAGQuímica Eletroquímica

Transcrição

1 Atenção: detectamos que em diversos exercícios a resolução escaneada e colada após o enunciado não corresponde à resolução correta. Agradecemos que tais exercícios nos sejam comunicados via fórum e, se alguém dispuser de uma resolução correta e compreensível e desejar compartilhá-la com o grupo poderá fazê-lo através da ferramenta Carregar Arquivo disponível abaixo. Desde já agradecemos Equipe PAGQuímica

2 19. Uma semicélula A, consistindo em uma tira de manganês mergulhada em uma solução de Mn 2+ (1 mol/l), e uma semicélula B, consistindo em uma tira de zinco mergulhada em uma solução de Zn 2+ (1 mol/l), foram ligadas sucessivamente, através de um fio condutor e por meio de ponte salina, a uma semicélula-padrão de hidrogênio a 25º C. a) qual a fem de cada célula no momento em que o contato é estabelecido? 19

3 b) entre as espécies químicas Mn (s), Mn 2+ (aq, 1 mol/l), Zn (s), Zn 2+ (aq, 1 mol/l), H 2 (g, 1 atm) e H + (aq, 1 mol/l) qual é o redutor mais forte e qual o oxidante mais forte? c) caso as semicélulas A e B sejam ligadas entre si, eletricamente e por meio de ponte salina, que reações se produzirão e qual será a fem da pilha?

4 20. Uma célula eletrolítica é construída colocando-se eletrodos inertes de Pt em 200 ml de solução aquosa de KCl 1 mol/l, a 25 o C e 1 atm de pressão. 20 a) desenhe a célula eletrolítica, indicando ânodo, cátodo, fluxo de elétrons, fluxo de íons, sinais de eletrodos e espécies geradas em cada eletrodo.

5 b) represente o diagrama de célula. c) escreva as semi-reações anódica, catódica e a reação total da célula. Calcule o potencial padrão desta célula. Qual o valor mínimo da fcem que deve ser fornecida para que ocorra a eletrólise?

6 d) se uma corrente média de 0,5 A flui durante a eletrólise durante 1 hora e 20 minutos, qual o volume de gás produzido em cada eletrodo nas CNTP?

7 e) para as mesmas condições, qual o ph da solução no final da eletrólise?

8 21. a) sabendo que o potencial padrão de redução da semi-reação Cr(OH) e -! Cr (s) + 3 OH - é 1,33 V, calcule o potencial da célula-padrão níquel-cromo abaixo representada, classificando-a como galvânica ou eletrolítica e indicando os polos positivo e negativo: Cr (s) / Cr(OH) 3 (s) / OH (1 mol/l) / NiO 2 (s) / Ni(OH) 2 (s) b) calcule o potencial da célula acima para um ph 10. c) compare os resultados obtidos nos dois casos e proponha uma explicação. 21.

9 22. Um volume de 200 ml de solução de NiSO 4 1,0 mol/l foi eletrolisada entre eletrodos inertes de platina, pela passagem de uma corrente de 3 A durante 1,8 horas. 22. a) escreva as semi-reações anódica, catódica e a reação total da célula. Calcule o potencial padrão desta célula. Qual o valor mínimo da fcem que deve ser fornecida para que ocorra a eletrólise? ânodo: oxidação reações possíveis: H 2 O!2 H + +! O e - " o = 1,229 V 2 SO 4 2-! S 2 O e - " o = 2,01 V

10 24. Reação total da célula: Ni 2+ + H 2 O! Ni + 2 H + +! O 2 " o cél = "o cát - "o ân = -0,25 1,229 = -1,479 V fcem mínima = 1,479 V

11 b) desenhe a célula eletrolítica, indicando ânodo, cátodo, fluxo de elétrons, fluxo de íons, sinais de eletrodos e espécies geradas em cada eletrodo. c) represente o diagrama da célula. Pt (s) O 2 (g) H + (aq), Ni 2+ (aq) Ni Pt (s)

12 d) calcule a massa da substância produzida em cada eletrodo. e) calcule o ph da solução no final da eletrólise. 2 mols H F C n C n H+ = 0,20 mol [H + ] = 0,2/0,2 = 1 mol/l ph = 0

13 f) calcule a concentração final da solução de NiSO 4 após a eletrólise.

14 23. Um excesso de Hg líquido foi adicionado a uma solução 10-3 mol/l de Fe 3+. Foi encontrado que 4,6 % do ferro permaneceu como Fe 3+ em equilíbrio a 25 o C. Calcule o potencial padrão da semi-célula Hg/Hg 2 2+, assumindo que a única reação que ocorre é: 2 Hg (l) + 2 Fe 3+! Hg Fe

15 0,751 V

16 24. Uma célula eletrolítica é construída colocando-se eletrodos inertes de Pt em 500 ml de solução aquosa de AlBr 3 1 mol/l, a 25 o C e 1 atm de pressão. a) desenhe a célula eletrolítica, indicando ânodo, cátodo, fluxo de elétrons, fluxo de íons, sinais de eletrodos e espécies geradas em cada eletrodo. 24 b) represente o diagrama de célula.

17 c) escreva as semi-reações anódica, catódica e a reação total da célula. Reação global: 2 Br H 2 O! Br 2 + H OH - d) se uma corrente média de 8 ma flui durante a eletrólise durante 1 dia inteiro, qual o volume de gás produzido em cada eletrodo (quando houver) nas CNTP? 0,0802 L = 80,2 ml

18 e) para as mesmas condições, qual o ph da solução no final da eletrólise? 1,85 12,15

19 25. Uma corrente de 0,5 A foi passada através de 250 ml de uma solução aquosa de NiSO 4 entre eletrodos inertes de Pt. 25. a) escreva as semi-reações anódica, catódica e a reação global da célula. b) calcule o potencial-padrão da célula.

20 c) desenhe a célula eletrolítica, indicando ânodo, cátodo, fluxo de elétrons, fluxo de íons, sinais de eletrodos e espécies geradas em cada eletrodo. d) represente o diagrama da célula.

21 e) quanto tempo é requerido para depositar 547 mg de níquel?. t = 3578,7 s f) qual o volume de gás produzido durante a eletrólise, nas CNTP?! O F C n O ,5 x 3578,7 s n O2 = 4,64 x 10-3 mol V O2 = 4,64 x 10-3 x 22,4 = 103,8 ml

22 g) qual o ph da solução após decorrido o tempo de eletrólise calculado no item e?

23 26. Uma célula eletrolítica é construída colocando-se eletrodos inertes de Pt em 200 ml de solução aquosa de LiCl 1 mol/l, a 25 o C e 1 atm de pressão: a) desenhe a célula eletrolítica, indicando ânodo, cátodo, fluxo de elétrons, fluxo de íons, sinais de eletrodos e espécies geradas em cada eletrodo. 26 b) represente o Diagrama de Célula.

24 c) escreva as semi-reações anódica, catódica e a reação total da célula. RG d) calcule " o e #G o da célula. Qual o valor mínimo da fcem que deve ser fornecida para que ocorra a eletrólise?

25 e) se uma corrente média de 0,5 A flui durante a eletrólise durante 1 hora e 20 minutos, qual o volume de gás produzido em cada eletrodo nas CNTP? f) para as mesmas condições, qual o ph da solução no final da eletrólise?

26 27. Um volume de 200 ml de solução de CoSO 4 1,0 mol/l foi eletrolisada entre eletrodos inertes de platina, pela passagem de uma corrente de 3 A durante 1 hora e 10 minutos. a) desenhe a célula eletrolítica, indicando ânodo, cátodo, fluxo de elétrons, fluxo de íons, sinais de eletrodos e espécies geradas em cada eletrodo.

27 b) escreva as semi-reações anódica, catódica e a reação total da célula. Calcule o potencial padrão desta célula. Qual o valor mínimo da fcem que deve ser fornecida para que ocorra a eletrólise?

28 c) calcule a massa da substância produzida em cada eletrodo.

29 d) calcule o ph da solução no final da eletrólise. e) calcule a concentração final da solução de CoSO 4 após a eletrólise.

30 28. Indique as semi-reações catódica e anódica para a eletrólise dos seguintes sistemas. Justifique sua resposta. a) CaCl 2 (aq) b) K 2 SO 4 (aq) c) NaOH (l)

31 d) Al(OH) 3 (l) d)

32 e) CuSO 4 (aq) e

33 f) CsI (aq) f

34 29. a) calcule a fem da célula de níquel-cádmio abaixo representada, operando nas condições padrão, dizendo se o sistema está sofrendo carga ou descarga e indicando o ânodo e o cátodo: Cd (s) /Cd(OH) 2 (s) /OH (1 mol/l)/nio 2 (s) /Ni(OH) 2 (s) 29

35 b) calcule a fem da célula acima para uma concentração de OH - igual a 0,010 mol/l. c) compare os resultados obtidos nos dois casos e proponha uma explicação.