[AE-10 ] c) d) 01. (Enem 017) A eletrólise é um processo não espontâneo de grande importância para a indústria química. Uma de suas aplicações é a obtenção do gás cloro e do hidróxido de sódio, a partir de uma solução aquosa de cloreto de sódio. Nesse procedimento, utiliza-se uma célula eletroquímica, como ilustrado. No processo eletrolítico ilustrado, o produto secundário obtido é o a) vapor de água. d) hidrogênio molecular. b) oxigênio molecular. e) cloreto de hidrogênio. c) hipoclorito de sódio. 0. (Enem 017) A invenção do LED azul, que permite a geração de outras cores para compor a luz branca, permitiu a construção de lâmpadas energeticamente mais eficientes e mais duráveis do que as incandescentes e fluorescentes. Em um experimento de laboratório, pretende-se associar duas pilhas em série para acender um LED azul que requer 3,6 volts para o seu funcionamento. Considere as semirreações de redução e seus respectivos potenciais mostrados no quadro. Qual associação em série de pilhas fornece diferença de potencial, nas condições-padrão, suficiente para acender o LED azul? a) b) e) 03. (Enem ª aplicação 016) A obtenção do alumínio dá-se a partir da bauxita (A O3 3 HO), que é purificada e eletrolisada numa temperatura de 1.000 C. Na célula eletrolítica, o ânodo é formado por barras de grafita ou carvão, que são consumidas no processo de eletrólise, com formação de gás carbônico, e o cátodo é uma caixa de aço coberta de grafita. A etapa de obtenção do alumínio ocorre no a) ânodo, com formação de gás carbônico. b) cátodo, com redução do carvão na caixa de aço. c) cátodo, com oxidação do alumínio na caixa de aço. d) ânodo, com depósito de alumínio nas barras de grafita. e) cátodo, com fluxo de elétrons das barras de grafita para a caixa de aço. 04. (Enem 016) 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. Texto II Em sistemas bioeletroquímicos, os potenciais padrão (E ) apresentam valores característicos. Para as biocélulas de acetato, considere as seguintes semirreações de redução e seus respectivos potenciais: CO 7 H 8e CH3OO HO E ' 0,3 V O 4 H 4e HO E ' 0,8 V 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 05. (Enem 015) A calda bordalesa é uma alternativa empregada no combate a doenças que afetam folhas de plantas. Sua produção consiste na mistura de uma solução aquosa de sulfato de cobre(ii), CuSO 4, com óxido de cálcio, CaO, e sua aplicação só deve ser realizada se estiver levemente básica. A avaliação rudimentar da basicidade dessa solução é realizada pela adição de três gotas sobre uma faca de ferro limpa. Após três minutos, caso surja uma mancha avermelhada no local da aplicação, afirma-se que a calda bordalesa ainda não está com a basicidade necessária. O quadro apresenta os valores de QUIMICA: Eletroquimica Prof. Douglas_10/10/018 1
[AE-10 ] potenciais padrão de redução (E ) para algumas semirreações de redução. a) I e III, apenas. b) II e IV, apenas. c) I e V, apenas. d) I, II, III e V, apenas. e) III e V, apenas. A equação química que representa a reação de formação da mancha avermelhada é: a) Ca(aq) Cu(aq) Ca Cu (aq). b) 3 Ca(aq) Fe(aq) Ca Fe (aq). c) 3 Cu(aq) Fe(aq) Cu Fe (aq). d) 3 3 Ca(aq) Fe 3 Ca Fe (aq). e) 3 3 Cu(aq) Fe 3 Cu Fe (aq). 06. (Ufrgs 018) Considere as seguintes semirreações de redução. Ca e Ca εred,87 V Zn e Zn εred 0,76 V Co e Co εred 0,8 V Assinale com V (verdadeiro) ou F (falso) as afirmações abaixo. ( ) O cálcio, em uma pilha de cálcio e cobalto, é o ânodo. ( ) Uma reação entre cálcio metálico e íons zinco é espontânea. ( ) O metal mais reativo, entre os três, é o cobalto. A sequência correta de preenchimento dos parênteses, de cima para baixo, é: a) V V V. c) V F V. e) F F F. b) V V F. d) F F V. 07. (Ime 018) Considere que a reação abaixo ocorra em uma pilha. Fe Cu Cu Fe Assinale a alternativa que indica o valor correto do potencial padrão dessa pilha.dados: 0 Fe Fe e E 0,77 V 0 Cu e Cu E 0,34 V a) +1,0 V b) -0,43 V c) +1,88 V d) -1,0 V e) + 0,43 V 08. (Upf 018) Foram realizados testes mergulhando diferentes placas metálicas dentro de determinadas soluções aquosas (Figura 1), segundo os dados indicados no quadro a seguir. Considerando os dados a seguir referentes ao potencial padrão de redução (E red ) em volts, a 5 C, marque a opção que indica corretamente quais os testes nos quais ocorrerá reação espontânea. QUIMICA: Eletroquimica Prof. Douglas_10/10/018 09. (Ufrgs 017) A tabela abaixo relaciona algumas semirreações e seus respectivos potenciais padrão de redução em solução aquosa. Considere as afirmações abaixo, sobre os dados da tabela. I. O lítio metálico é um forte agente redutor. II. O cátion prata pode oxidar o cobre metálico para Cu. III. O zinco é o ânodo em uma pilha com eletrodos de zinco e chumbo. Quais estão corretas? a) Apenas I. c) Apenas III. e) I, II e III. b) Apenas II. d) Apenas I e II. 10. (G1 - ifsul 017) Observe o esquema acima que representa uma pilha, em que ocorre a seguinte reação: Zn Cu (aq) Zn (aq) Cu Que substância, dissolvida em água, você escolheria para colocar no compartimento B a fim de que a pilha pudesse produzir eletricidade? a) CuSO 4 b) NaSO 4 c) HS d) ZnC 11. (Mackenzie 017) 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 1mol L 1 a 5 C. As quatro possíveis reações de oxirredução, que ocorreriam espontaneamente, nos béqueres I, II, III e IV foram escritas abaixo: I. Pb Sn (aq) Pb (aq) Sn II. Ni Sn Ni Sn (aq) (aq) III. Fe Sn Fe Sn (aq) (aq) IV. Cu Sn Cu Sn Dados: (aq) (aq) Eº(Pb (aq) Pb ) 0,13 V Eº(Sn (aq) Sn ) 0,14 V Eº(Ni (aq) Ni ) 0,3 V Eº(Fe (aq) Fe ) 0,44 V Eº(Cu (aq) Cu ) 0,34 V De acordo com as informações acima, os béqueres em que ocorreram, espontaneamente, as reações de oxirredução foram a) I, II e IV, apenas. c) I, II e III, apenas. e) I e IV, apenas. b) II e III, apenas. d) I e II, apenas.
[AE-10 ] GABARITO: Pilha : Resposta da questão 1: [D] Eletrólise de uma solução aquosa de NaC : Ânodo ( ) : C C (g) e Cátodo ( ) : HO( ) e H (g) OH (aq) HO( ) C H (g) C (g) OH (aq) Produto secundário: H (g). Resposta da questão : [C] Na associação em série teremos: Considerando as semirreações de redução e seus respectivos potenciais mostrados no quadro deve-se procurar a diferença de potencial. Semirreação de redução 0 E (V) 4 3 (aq) (aq) 1,61 Ce e Ce (aq) 0,76 (inverte) Zn e Zn E,37 V 1,58 V 3,95 V em série 3,95 V 3,60 V (O LED acende). Então, vem: E E E E 1,61 ( 0,76),37 V Pilha 1: Ou seja, Agora, considerando as semirreações de redução e seus respectivos potenciais mostrados no quadro deve-se procurar a diferença de potencial. Resposta da questão 3: [E] A etapa de obtenção do alumínio ocorre no cátodo, com fluxo de elétrons das barras de grafita (ânodo) para a caixa de aço (cátodo). E E E E 1,33 ( 0,5) 1,58 V QUIMICA: Eletroquimica Prof. Douglas_10/10/018 3
[AE-10 ] Δ 3 A O 3 4A ( ) 6O ( ) 6O ( ) 3O (g) 1e (Ânodo; oxidação) ( ) 3 4A ( ) 1e 4A ( ) (Cátodo; redução) ( ) A O 3 3O (g) 4A ( ) No ânodo : Cgrafite O(g) CO(g) Resposta da questão 4: [B] 3 (inverter) (manter e multiplicar por ) CO 7 H 8e CH OO H O E ' 0,3 V O 4 H 4e H O E ' 0,8 V 0,8 V 0,3 V 3 HO CH COO CO 7 H 8e O 8 H 8 e 4 ()H O CH COO O CO H O 3 E E E 0,8 ( 0,3) 1,1 V E total 4,4 V 1,1 n 4,4 n 4 Resposta da questão 5: [E] Tem-se a aplicação de uma solução de CuSO 4 (Cu (SO 4) ) em uma placa de ferro 0 (Fe ), concluí-se que Cu 0 e Fe estão envolvidos no processo. A partir do quadro selecionamos as equações envolvidas, ou seja, aquelas que apresentam Cu 0 e Fe : Semirreação de redução 0 E (V) 3 Fe 3e Fe 0,04 Cu e Cu 0,34 0,34 V 0,04 V 3 Fe 3e Fe ( ; inverter) Cu e Cu ( 3; manter) 3 Fe Fe 6e 3Cu 6e 3Cu 3 Fe 3Cu Fe 3Cu 3 (aq) (aq) 3Cu Fe 3Cu Fe Verdadeira. O cálcio, em uma pilha de cálcio ε red,87 V e cobalto ε red 0,76 V, é o ânodo, pois apresenta o potencial de redução. Ca Ca e (ânodo oxidação) Co e Co (cátodo redução) Ca Co Ca Co Verdadeira. Uma reação entre cálcio metálico e íons zinco é espontânea, pois o cálcio apresenta potencial de oxidação do que o zinco e Δε 0. ε redução Ca Ca e ε,87 V Zn e Zn 0,76 V Ca Zn Ca Zn Δε ε ε oxidação Δε,87 ( 0,76) Δε,11 V redução oxidação Δε 0 Pr ocesso espontâneo Falsa. O metal mais reativo, entre os três, é o cálcio, pois apresenta o potencial de redução, logo, o de oxidação. Resposta da questão 7: [E] Fe Cu Cu Fe Inverter 0 Fe Fe e E 0,77 V Inverter 0 Redução Cu e Cu E 0,34 V Fe e Fe E 0,77 V Redução Cu Cu e E 0,34 V Fe Cu Cu Fe ΔE E E Redução ΔE 0,77 V 0,34 V ΔE 0,43 V Resposta da questão 8: [A] A reação será espontânea quando o valor do potencial de redução do íon em solução for do que do metal da placa. Resposta da questão 6: [B] QUIMICA: Eletroquimica Prof. Douglas_10/10/018 4
[AE-10 ] Barra de níquel: Níquel (Ni ) Estanho (Sn ) (aq) (aq) 0,3 V 0,14 V (ocorre reação) Ni Sn Ni Sn. Conclusão: nos testes I e III ocorrerão reações espontâneas. Resposta da questão 9: [E] [I] Correta. Um bom agente redutor apresenta alto potencial de oxidação e baixo potencial de redução. O lítio, de acordo com a tabela, apresenta o potencial de redução ( εred 3,04 V). [II] Correta. O cátion prata pode oxidar o cobre metálico para Cu, pois o potencial de redução do cátion prata ( εred 0,80 V) é do que do cátion cobre II ( εred 0,34 V). [III] Correta. O zinco é o ânodo (sofre oxidação) em uma pilha com eletrodos de zinco e chumbo, pois o potencial de redução do cátion chumbo II ( ε 0,13 V) é do que o red potencial de redução do cátion zinco ( εred 0,76 V). Barra de ferro: Ferro (Fe ) Estanho (Sn ) (aq) (aq) 0,44 V 0,14 V (ocorre reação) Fe Sn Fe Sn. Barra de cobre: 0,14 V 0,34 V (não ocorre reação). Estanho (Sn ) Cobre (Cu ) Resposta da questão 10: [A] O compartimento B deve ter uma solução que contenha cátions desse metal, no caso como trata-se de cobre a solução será de sulfato de cobre CuSO 4. Resposta da questão 11: [B] De acordo com o texto, 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 (Pb(NO 3 ) ). Para ocorrer reação dentro do béquer, o potencial de redução do estanho tem que ser do que o potencial de redução do metal que constitui a barra ou o potencial de redução do metal que constitui a barra tem que ser do que o do estanho. (aq) Eº(Pb Pb ) 0,13 V (aq) Eº(Sn Sn ) 0,14 V (aq) Eº(Ni Ni ) 0,3 V (aq) Eº(Fe Fe ) 0,44 V (aq) Eº(Cu Cu ) 0,34 V Barra de chumbo: 0,14 V 0,13 V (não ocorre reação). Estanho (Sn ) Chumbo (Pb ) QUIMICA: Eletroquimica Prof. Douglas_10/10/018 5