EXERCICIOS DE APROFUNDAMENTO QUIMICA - ELETROQUIMICA I

EXERCICIOS DE APROFUNDAMENTO QUIMICA - ELETROQUIMICA I - 15 1. (Espcex (Aman) 15) Uma pilha de zinco e prata pode ser montada com eletrodos de zinco e prata e representada, segundo a União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC), pela notação 1 1 Zn (s) / Zn (aq) 1mol L / / Ag (aq) 1mol L / Ag (s). As equações que representam as semirreações de cada espécie e os respectivos potenciais padrão de redução (5 C e 1atm) são apresentadas a seguir. Zn (aq) e Zn (s) E,76 V Ag (aq) 1e Ag(s) E,8 V Com base nas informações apresentadas são feitas as afirmativas abaixo. I. No eletrodo de zinco ocorre o processo químico de oxidação. II. O cátodo da pilha será o eletrodo de prata. III. Ocorre o desgaste da placa de zinco devido ao processo químico de redução do zinco. IV. O sentido espontâneo do processo será Zn Ag Zn Ag V. Entre os eletrodos de zinco e prata existe uma diferença de potencial padrão de 1,56 V. Estão corretas apenas as afirmativas a) I e III. b) II, III e IV. c) I, II e V. d) III, IV e V. e) IV e V.. (Unicamp 15) Uma proposta para obter energia limpa é a utilização de dispositivos eletroquímicos que não gerem produtos poluentes, e que utilizem materiais disponíveis em grande quantidade ou renováveis. O esquema abaixo mostra, parcialmente, um dispositivo que pode ser utilizado com essa finalidade. Nesse esquema, os círculos podem representar átomos, moléculas ou íons. De acordo com essas informações e o conhecimento de eletroquímica, pode-se afirmar que nesse dispositivo a corrente elétrica flui de a) A para B e o círculo representa o íon O. b) B para A e o círculo representa o íon O. c) B para A e o círculo representa o íon O. d) A para B e o círculo representa o íon O. 3. (Fuvest 15) A figura abaixo ilustra as estabilidades relativas das espécies que apresentam estado de oxidação e 4 dos elementos da mesma família: carbono, silício, germânio, estanho e chumbo. Página 1 de 5

EXERCICIOS DE APROFUNDAMENTO QUIMICA - ELETROQUIMICA I - 15 As estabilidades relativas podem ser interpretadas pela comparação entre potenciais padrão de redução das espécies 4 formando as espécies, como representado a seguir para os elementos chumbo (Pb), germânio (Ge) e estanho (Sn) : 1 3 PbO 4H e Pb H O E GeO H e GeO H O E SnO 4H e Sn H O E Os potenciais padrão de redução dessas três semirreações, obtendo se os valores,1 V,,94 V E 1, E e e 1,5 V, não necessariamente nessa ordem. E 3, foram determinados experimentalmente, Sabe se que, quanto maior o valor do potencial padrão de redução, maior o caráter oxidante da espécie química. a) Considerando as informações da figura, atribua, na tabela a seguir, os valores experimentais aos potenciais padrão de redução E 1, E e E 3. Valor experimental em volt E 1 E 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, qual seria o mais estável? Explique, com base na figura apresentada acima. 4. (Ita 15) Considere um elemento galvânico formado por dois semielementos contendo soluções aquosas ácidas e cujos potenciais na escala do eletrodo de hidrogênio (E ) nas condições padrão são E (Pt / PtO ) 1,V e E (Br / BrO 3) 1,48V. Baseando-se nessas informações, pedem-se: a) Calcule o valor numérico da força eletromotriz do elemento galvânico. b) Apresente as equações químicas que representam as semirreações do anodo e catodo. c) Apresente a equação química que representa a reação global. 5. (Pucsp 15) Dados: 3 Fe (aq) 6 Fe (aq) E,77 V Fe (aq) e Fe(s) E,44 V Cu (aq) e Cu(s) E,34 V A formação da ferrugem é um processo natural e que ocasiona um grande prejuízo. Estima-se que cerca de 5% da Página de 5

EXERCICIOS DE APROFUNDAMENTO QUIMICA - ELETROQUIMICA I - 15 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. (Ita 15) É de,76v a força eletromotriz padrão, E, de uma célula eletroquímica, conforme a reação Zn(s) H (aq) Zn (aq) H (g). Na concentração da espécie de Zn 1 igual a 1,molL e pressão de H de 1,bar, a 5 C, foi verificado que a força eletromotriz da célula eletroquímica é de,64v. Nestas condições, assinale a concentração de íons H 1 em moll. a) b) c) d) e) 1, 1 1 4, 1 4 1, 1 4 1, 1, 1 7. (Fgv 15) Fontes alternativas de energia têm sido foco de interesse global como a solução viável para crescentes problemas do uso de combustíveis fósseis. Um exemplo é a célula a combustível microbiológica que emprega como combustível a urina. Em seu interior, compostos contidos na urina, como ureia e resíduos de proteínas, são transformados por micro-organismos que constituem um biofilme no anodo de uma célula eletroquímica que produz corrente elétrica. Sobre essa célula eletroquímica, é correto afirmar que, quando ela entra em operação com a geração de energia elétrica, o biofilme promove a a) oxidação, os elétrons transitam do anodo para o catodo, e o catodo é o polo positivo da célula. b) oxidação, os elétrons transitam do catodo para o anodo, e o catodo é o polo positivo da célula. c) oxidação, os elétrons transitam do anodo para o catodo, e o catodo é o polo negativo da célula. d) redução, os elétrons transitam do anodo para o catodo, e o catodo é o polo positivo da célula. e) redução, os elétrons transitam do catodo para o anodo, e o catodo é o polo negativo da célula. TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Página 3 de 5

EXERCICIOS DE APROFUNDAMENTO QUIMICA - ELETROQUIMICA I - 15 Em um laboratório didático, um aluno montou pilhas elétricas usando placas metálicas de zinco e cobre, separadas com pedaços de papel-toalha, como mostra a figura. Utilizando três pilhas ligadas em série, o aluno montou o circuito elétrico esquematizado, a fim de produzir corrente elétrica a partir de reações químicas e acender uma lâmpada. Com o conjunto e os contatos devidamente fixados, o aluno adicionou uma solução de sulfato de cobre (CuSO 4) aos pedaços de papel-toalha de modo a umedecê-los e, instantaneamente, houve o acendimento da lâmpada. 8. (Unesp 15) A tabela apresenta os valores de potencial-padrão para algumas semirreações. Equação de semirreação H (aq) e H (g) E (V), Zn (aq) e Zn (s),76 Cu (aq) e Cu (s),34 1 (1mol L, 1kPa e 5 C) Considerando os dados da tabela e que o experimento tenha sido realizado nas condições ambientes, escreva a equação global da reação responsável pelo acendimento da lâmpada e calcule a diferença de potencial (ddp) teórica da bateria montada pelo estudante. 9. (Ita 14) Água líquida neutra (ph = 7,), inicialmente isenta de espécies químicas dissolvidas, é mantida em um recipiente de vidro aberto e em contato com a atmosfera ambiente sob temperatura constante. Admitindo-se que a pressão parcial do oxigênio atmosférico seja igual a, atm e sabendo-se que esse gás é solúvel em HO( ) e que o sistema está em equilíbrio à temperatura de 5 C, pedem-se: a) escrever a equação química balanceada da semirreação que representa o processo de redução de oxigênio gasoso em meio de água líquida neutra e aerada. b) determinar o potencial de eletrodo (V EPH ), à temperatura de 5 C, da semirreação obtida no item (a), considerando as condições estabelecidas no enunciado desta questão. Página 4 de 5

EXERCICIOS DE APROFUNDAMENTO QUIMICA - ELETROQUIMICA I - 15 c) determinar o valor numérico, expresso em semirreação eletroquímica do item (a). 1 variação de energia livre de Gibbs padrão G kj mol, Δ da São dados: E,41 V O EPH VEPH volt na escala padrão do hidrogênio /OH log n /,33, 1 Dado do cabeçalho: 1 F = 96.5 C.,3 1 1. (Unifesp 14) A figura representa uma pilha formada com os metais Cd e Ag, mergulhados nas soluções de Cd(NO 3 ) (aq) e AgNO 3 (aq), respectivamente. A ponte salina contém solução de KNO 3 (aq). a) Sabendo que a diferença de potencial da pilha, nas condições padrão, é igual a +1, V e que o potencial padrão de redução do cádmio é igual a,4 V, calcule o potencial padrão de redução da prata. Apresente seus cálculos. b) Para qual recipiente ocorre migração dos íons K e NO3 da ponte salina? Justifique sua resposta. 11. (Espcex (Aman) 14) Em uma pilha galvânica, um dos eletrodos é composto por uma placa de estanho imerso em uma solução 1, mol L 1 de íons Sn + e o outro é composto por uma placa de lítio imerso em uma solução 1, mol L 1 de íons Li +, a 5 C. Baseando-se nos potenciais padrão de redução das semirreações a seguir, são feitas as seguintes afirmativas: red Sn (aq) e Sn (s) E,14 V red Li (aq) 1 e Li (s) E 3,4 V I. O estanho cede elétrons para o lítio. II. O eletrodo de estanho funciona como cátodo da pilha. III. A reação global é representada pela equação: Li (s) Sn (aq) Sn (s) Li (aq). IV. No eletrodo de estanho ocorre oxidação. V. A diferença de potencial teórica da pilha é de,9 V, ( ΔE,9 V). Das afirmativas apresentadas estão corretas apenas: a) I, II e IV. b) I, III e V. c) I, IV e V. d) II, III e IV. e) II, III e V. 1. (Fuvest 14) Em uma aula de laboratório de Química, a professora propôs a realização da eletrólise da água. Página 5 de 5

EXERCICIOS DE APROFUNDAMENTO QUIMICA - ELETROQUIMICA I - 15 Após a montagem de uma aparelhagem como a da figura acima, e antes de iniciar a eletrólise, a professora perguntou a seus alunos qual dos dois gases, gerados no processo, eles esperavam recolher em maior volume. Um dos alunos respondeu: O gás oxigênio deve ocupar maior volume, pois seus átomos têm oito prótons e oito elétrons (além dos nêutrons) e, portanto, são maiores que os átomos de hidrogênio, que, em sua imensa maioria, têm apenas um próton e um elétron. Observou se, porém, que, decorridos alguns minutos, o volume de hidrogênio recolhido era o dobro do volume de oxigênio (e essa proporção se manteve no decorrer da eletrólise), de acordo com a seguinte equação química: H O( ) H (g) O (g) volts. 1vol. a) Considerando que a observação experimental não corresponde à expectativa do aluno, explique por que a resposta dada por ele está incorreta. Posteriormente, o aluno perguntou à professora se a eletrólise da água ocorreria caso a solução aquosa de Na SO 4 fosse substituída por outra. Em vez de responder diretamente, a professora sugeriu que o estudante repetisse o experimento, porém substituindo a solução aquosa de Na SO 4 por uma solução aquosa de sacarose (C 1 H O 11 ). b) O que o aluno observaria ao realizar o novo experimento sugerido pela professora? Explique. 13. (Unicamp 14) A produção mundial de gás cloro é de 6 milhões de toneladas por ano. Um processo eletroquímico moderno e menos agressivo ao meio ambiente, em que se utiliza uma membrana semipermeável, evita que toneladas de mercúrio, utilizado no processo eletroquímico convencional, sejam dispensadas anualmente na natureza. Esse processo moderno está parcialmente esquematizado na figura abaixo. a) Se a produção anual de gás cloro fosse obtida apenas pelo processo esquematizado na figura abaixo, qual seria a produção de gás hidrogênio em milhões de toneladas? b) Na figura, falta representar uma fonte de corrente elétrica e a formação de íons OH. Complete o desenho com essas informações, não se esquecendo de anotar os sinais da fonte e de indicar se ela é uma fonte de corrente alternada ou de corrente contínua. Página 6 de 5

EXERCICIOS DE APROFUNDAMENTO QUIMICA - ELETROQUIMICA I - 15 14. (Ita 14) São descritos dois experimentos: I. Ovo cozido em água fervente teve sua casca quebrada, de modo que parte de sua clara permaneceu em contato com esta água, na qual a seguir foi também imerso um objeto polido de prata. Após um certo período de tempo, observouse o escurecimento desse objeto, que foi retirado da água e lavado. II. Em um béquer, foi aquecida água até a fervura e adicionada uma colher das de sopa de cloreto de sódio. A seguir, esta solução foi transferida para um béquer revestido com papel alumínio. O objeto de prata utilizado no experimento I foi então imerso nesta solução e retirado após alguns minutos. Em relação a esses experimentos: a) apresente a equação global que representa a reação química ocorrida na superfície do objeto de prata no experimento I e calcule a diferença de potencial elétrico da reação química. b) preveja a aparência do objeto de prata após a realização do segundo experimento. c) apresente a equação global da reação química envolvida no experimento II e sua diferença de potencial elétrico. Dados: AgS(s) e Ag(s) S (aq) E,691 V O (g) 4H (aq) 4e HO( ) E 1,9 V 3 A (aq) 3e A (s) E 1,66 V AgS(s) H (aq) e Ag(s) HS(g) E,37 V 15. (Mackenzie 14) Utilizando eletrodos inertes, foram submetidas a uma eletrólise aquosa em série, duas soluções aquosas de nitrato, uma de níquel (II) e outra de um metal Z, cuja carga catiônica é desconhecida. Após, 1 hora, minutos e 5 segundos, utilizando uma corrente de 1 A, foram obtidos 14,5 g de níquel (II) e 5,875 g do metal Z. Dados: massas molares (g/mol) Ni = 58 e Z = 7 1 Faraday = 965 C De acordo com essas informações, é correto afirmar que a carga iônica do elemento químico Z é igual a a) +1 b) + c) +3 d) +4 e) +5 16. (Pucsp 14) Dado: todas as soluções aquosas citadas apresentam concentração metálico. A figura a seguir apresenta esquema da pilha de Daniell: 1mol L 1 do respectivo cátion Página 7 de 5

EXERCICIOS DE APROFUNDAMENTO QUIMICA - ELETROQUIMICA I - 15 Nessa representação o par Zn Zn é o ânodo da pilha, enquanto que o par Cu representada por: Zn(s) Cu (aq) Zn (aq) Cu(s) ΔE 1,1 V Cu é o cátodo. A reação global é Ao substituirmos a célula contendo o par Zn Zn por 3 A (s) 3Cu (aq) A (aq) 3Cu(s) ΔE, V Uma pilha utilizando as células 3 A A e ânodo cátodo Δ E (V) a) Zn Zn A 3 A 3,1 b) Zn Zn A 3 A,9 c) 3 A A Zn Zn 3,1 d) 3 A A Zn Zn 1,55 e) 3 A A Zn Zn,9 3 A A, teremos a equação Zn Zn é melhor descrita por 17. (Enem 14) A revelação das chapas de raios X gera uma solução que contém íons prata na forma de 3 3 Ag(S O ). Para evitar a descarga desse metal no ambiente, a recuperação de prata metálica pode ser feita tratando eletroquimicamente essa solução com uma espécie adequada. O quadro apresenta semirreações de redução de alguns íons metálicos. Semirreação de redução E (V) 3 3 3 Ag(S O ) (aq) e Ag(s) S O (aq), Cu (aq) e Cu(s),34 Pt (aq) e Pt(s) 1, 3 A (aq) 3e A (s) 1,66 Sn (aq) e Sn(s),14 Zn (aq) e Zn(s),76 BENDASSOLLI, J. A. et al. Procedimentos para a recuperação de Ag de resíduos líquidos e sólidos. Química Nova, v. 6, n. 4, 3 (adaptado). Das espécies apresentadas, a adequada para essa recuperação é a) Cu(s). b) Pt(s). c) A 3 d) Sn(s). e) Zn (aq). (aq). 18. (Espcex (Aman) 14) Algumas peças de motocicletas, bicicletas e automóveis são cromadas. Uma peça automotiva recebeu um banho de cromo, cujo processo denominado cromagem consiste na deposição de uma camada de cromo metálico sobre a superfície da peça. Sabe-se que a cuba eletrolítica empregada nesse processo (conforme a figura abaixo), é composta pela peça automotiva ligada ao cátodo (polo negativo), um eletrodo inerte ligado ao ânodo e uma solução aquosa de 1mol L 1 de CrC 3. Página 8 de 5

EXERCICIOS DE APROFUNDAMENTO QUIMICA - ELETROQUIMICA I - 15 Supondo que a solução esteja completamente dissociada e que o processo eletrolítico durou 96,5 min sob uma corrente de A, a massa de cromo depositada nessa peça foi de Dados: massas atômicas Cr = 5 u e C 35,5 u. 1 Faraday = 965 C/mol de e - a),19 g b),45 g c) 1, g d),8 g e) 5,4 g 19. (Ita 14) Considere uma célula a combustível alcalina (hidrogênio-oxigênio) sobre a qual são feitas as seguintes afirmações: I. Sob condição de consumo de carga elétrica, a voltagem efetiva de serviço desse dispositivo eletroquímico é menor que a força eletromotriz da célula. II. O combustível (hidrogênio gasoso) é injetado no compartimento do anodo e um fluxo de oxigênio gasoso alimenta o catodo dessa célula eletroquímica. III. Sendo o potencial padrão dessa célula galvânica igual a 1,9 V EPH (volt na escala padrão do hidrogênio), a variação 1 de energia livre de Gibbs padrão ( ΔG ) da reação global do sistema redox atuante é igual a 37, kj mol. Das afirmações acima, está(ão) CORRETA(S) apenas a) I. b) I, II e III. c) I e III. d) II. e) II e III.. (Mackenzie 14) A ilustração ao lado representa um experimento em que foi colocado uma barra metálica de zinco mergulhada em uma solução aquosa de sulfato de cobre (II). De acordo com os valores dos E de redução abaixo, pode-se afirmar que Zn (aq) / Zn(s) E,76 V Cu (aq) / Cu(s) E,34 V a) o zinco sofre redução. b) o processo não é espontâneo. Página 9 de 5

EXERCICIOS DE APROFUNDAMENTO QUIMICA - ELETROQUIMICA I - 15 c) ocorre a formação de íons d) elétrons são transferidos do Zn (aq). Cu (aq) para o Zn (s). e) o Zn (s) é um excelente agente oxidante. 1. (Ita 14) Em um processo de eletrodeposição, níquel metálico é eletrodepositado no catodo de uma célula eletrolítica e permanece coeso e aderido a esse eletrodo. Sabendo que a massa específica do níquel metálico é igual a 3 3 8,9 1 kg m e que a espessura total da camada eletrodepositada, medida no final do processo, foi de ρni,5 C 6, 1 m, calcule a densidade de corrente aplicada (admitida constante), expressa em A m, considerando nesse processo uma eficiência de corrente de eletrodeposição de 1% e um tempo de operação total de 9 s. Dado do cabeçalho: 1F=96.5 C. TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Leia o texto: O uso mais popular do cloreto de sódio é na cozinha, onde é utilizado para acrescentar sabor a uma infinidade de alimentos e também como conservante e material de limpeza. É na indústria química, no entanto, que ele é mais consumido. São inúmeros os processos que fazem uso de produtos do processamento desse sal.. (Unicamp 14) O uso industrial do cloreto de sódio se dá principalmente no processo de obtenção de alguns importantes produtos de sua eletrólise em meio aquoso. Simplificadamente, esse processo é feito pela passagem de uma corrente elétrica em uma solução aquosa desse sal. Pode-se afirmar que, a partir desse processo, seriam obtidos: a) gás hidrogênio, gás oxigênio e ácido clorídrico. b) gás hidrogênio, gás cloro e ácido clorídrico. c) gás hidrogênio, gás cloro e hidróxido de sódio em solução. d) gás hidrogênio, gás oxigênio e hidróxido de sódio em solução. TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Leia o texto para responder à(s) questão(ões) a seguir. A hidrazina, substância com fórmula molecular NH 4, é um líquido bastante reativo na forma pura. Na forma de seu monoidrato, NH4 HO, a hidrazina é bem menos reativa que na forma pura e, por isso, de manipulação mais fácil. Devido às suas propriedades físicas e químicas, além de sua utilização em vários processos industriais, a hidrazina também é utilizada como combustível de foguetes e naves espaciais, e em células de combustível. 3. (Unesp 14) Observe o esquema de uma célula de combustível de hidrazina monoidratada/oxigênio do ar em funcionamento, conectada a um circuito elétrico externo. No compartimento representado no lado esquerdo do esquema, é introduzido apenas o reagente NH4 HO, obtendo-se os produtos N (g) e HO ( ) em sua saída. No compartimento representado no lado direito do esquema, são introduzidos os reagentes O (g) e HO ( ), sendo HO ( ) consumido apenas parcialmente na semirreação, e seu excesso liberado inalterado na saída do compartimento. Página 1 de 5

EXERCICIOS DE APROFUNDAMENTO QUIMICA - ELETROQUIMICA I - 15 Escreva a equação química balanceada que representa a reação global que ocorre durante o funcionamento dessa célula de combustível e indique os estados de oxidação, nos reagentes e nos produtos, do elemento que é oxidado nesse processo. TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: O valor da Constante de Avogadro é determinado experimentalmente, sendo que os melhores valores resultam da medição de difração de raios X de distâncias reticulares em metais e em sais. O valor obtido mais recentemente e = 3 1 recomendado é 6,14 1 mol. Um modo alternativo de se determinar a Constante de Avogadro é utilizar experimentos de eletrólise. Essa determinação se baseia no princípio enunciado por Michael Faraday (1791-1867), segundo o qual a quantidade de produto formado (ou reagente consumido) pela eletrólise é diretamente proporcional à carga que flui pela célula eletrolítica. Observe o esquema que representa uma célula eletrolítica composta de dois eletrodos de zinco metálico imersos em uma solução,1mol L 1 de sulfato de zinco (ZnSO 4 ). Os eletrodos de zinco estão conectados a um circuito alimentado por uma fonte de energia (CC), com corrente contínua, em série com um amperímetro (Amp) e com um resistor (R) com resistência ôhmica variável. 4. (Unesp 14) Após a realização da eletrólise aquosa, o eletrodo de zinco que atuou como catodo no experimento foi levado para secagem em uma estufa e, posteriormente, pesado em uma balança analítica. Os resultados dos parâmetros medidos estão apresentados na tabela. parâmetro carga massa do eletrodo de Zn inicial (antes da realização da eletrólise) massa do eletrodo de Zn final (após a realização da eletrólise) medida 168 C,5 g,555 g Página 11 de 5

EXERCICIOS DE APROFUNDAMENTO QUIMICA - ELETROQUIMICA I - 15 Escreva a equação química balanceada da semirreação que ocorre no catodo e calcule, utilizando os dados experimentais contidos na tabela, o valor da Constante de Avogadro obtida. Dados: Massa molar, em 1 gmol : Zn 65,4 1 19 Carga do elétron, em C elétron :1,6 1 Página 1 de 5

EXERCICIOS DE APROFUNDAMENTO QUIMICA - ELETROQUIMICA I - 15 Gabarito: Resposta da questão 1: [C] Teremos: Zn (aq) e Zn (s) E,76 V Ag (aq) 1e Ag(s) E,8 V ΔE Emaior Emenor ΔE,8 (,76) 1,56 V (s) (aq) Zn Zn e Ag (oxidação ânodo desgaste) (aq) e (s) Global (s) (aq) (aq) (s) Ag (redução cátodo) Zn Ag Zn Ag Global (s) (aq) (aq) (s) Sentido espontâneo : Zn Ag Zn Ag. Resposta da questão : [A] O dispositivo representa uma pilha de hidrogênio. H O HO e (B : oxidação ânodo) 1 O e O (A : redução cátodo) 1 Global H O HO A corrente elétrica flui de A para B e o fluxo dos elétrons é de B para A. Resposta da questão 3: a) A partir do gráfico fornecido, percebe-se que a estabilidade do chumbo aumenta no estado de oxidação +. Página 13 de 5

EXERCICIOS DE APROFUNDAMENTO QUIMICA - ELETROQUIMICA I - 15 4 Conclusão: Pb e Pb E (reação espontânea; maior potencial). 1 Conclusão: 4 Sn e Sn E 4 Ge e Ge E E E 3 3 Valor experimental em volt E 1 E E 3 +1,5 V -,1 V -,94 V b) De acordo com a figura, o óxido mais estável é o CO, pois o número de oxidação do carbono é maior (+4). Página 14 de 5

EXERCICIOS DE APROFUNDAMENTO QUIMICA - ELETROQUIMICA I - 15 Resposta da questão 4: a) Calculo do valor numérico da força eletromotriz do elemento galvânico: E (Pt /PtO ) 1, V E (Br /BrO 3) 1,48 V ΔE Emaior Emenor ΔE 1,48 1, ΔE,48 V b) Equações químicas que representam as semirreações do ânodo e cátodo: E (Pt /PtO ) 1, V E (Br /BrO 3) 1,48 V 1,48 V (oxidação) 1, V (redução) Br 3HO 6H BrO3 4e (ânodo oxidação) PtO 4H 4e Pt HO (cátodo redução) c) Reação global: Br 3H O 6H BrO 4e PtO 4H 3 Pt HO Global 3 4e Br PtO H O H BrO Pt Resposta da questão 5: [C] O estudante verificou formação de ferrugem apenas no prego II, pois o potencial de redução do cobre é maior do que o potencial de redução do ferro, ou seja, o ferro sofre oxidação ( enferruja ). 3 Fe (aq) 6 Fe (aq) E,77 V Fe (aq) e Fe(s) E,44 V Cu (aq) e Cu(s) E,34 V,34 V,44 V,77 V Resposta da questão 6: [D] A ddp de uma pilha pode mudar se alterarmos a quantidade de soluto nas cubas eletrolíticas, ou seja, se alterarmos as Página 15 de 5

EXERCICIOS DE APROFUNDAMENTO QUIMICA - ELETROQUIMICA I - 15 concentrações molares das soluções eletrolíticas. Existe uma equação matemática, denominada equação de Nernst que relaciona a ddp com as concentrações molares das soluções. A equação de Nernst é dada por:,59 E E logq n Na qual: E ddp da pilha ( 5 C; solução de qualquer concentração molar) =,64 V. E ddp da pilha ( 5 C; solução de concentração 1 molar ou 1 mol/l) =,76 V.,59 = valor constante a 5 C, se a temperatura mudar este valor sofrerá alteração. n = número de mols de elétrons transferidos durante o processo eletroquímico = mols. Q = quociente entre concentrações que sofrem alteração durante o funcionamento da pilha. Zn(s) H (aq) Zn (aq) H (g) [Zn ] ph 11 Q [H ] [H ] Q 1 [H ] Aplicando a equação de Nernst, teremos:,59 E E logq n,59 1,64,76 log [H ] 1,1,95 log [H ] 1,1 log 4,68 [H ],95 1 4,68 1 [H ] Fazendo 4,68 4, vem: 1 4 1 [H ] 4 [H ] 1 4 [H ] 1 [H ] 1, 1 mol / L Resposta da questão 7: [A] Teremos: Página 16 de 5

EXERCICIOS DE APROFUNDAMENTO QUIMICA - ELETROQUIMICA I - 15 Resposta da questão 8: De acordo com a tabela, teremos: Maior potencial elétrico:,34 V. Menor potencial elétrico:,76 V. Então, Zn (aq) e Zn(s) E,76 V Cu (aq) e Cu(s) E,34 V,34 V,76 V Zn(s) Zn (aq) e (oxidação) Cu (aq) e Cu(s) (redução) Global Zn(s) Cu (aq) Zn (aq) Cu(s) ΔE Emaior Emenor ou ΔE Eredução Eoxidação ΔE,34 (,76) 1,1 V ΔE 1,1 V ou ΔE,34,76 1,1 V ΔE 1,1 V Para um conjunto de três pilhas ligadas em série deve-se somar as diferenças de potenciais. ΔE 3 ddp ΔE 1,1 1,1 1,1 3,3 V ΔE 3,3 V Resposta da questão 9: a) Equação química balanceada da semirreação que representa o processo de redução de oxigênio gasoso em meio de água líquida neutra e aerada: Página 17 de 5

EXERCICIOS DE APROFUNDAMENTO QUIMICA - ELETROQUIMICA I - 15 1 O o (g) H O( ) e OH Δ E 4,1 V b) Determinação do potencial de eletrodo (V EPH ), à temperatura de 5 C (98 K), da semirreação obtida no item [A]: A Equação de Nernst (homenagem ao alemão Walter Nernst que deduziu esta equação em 1889) é dada por:,59 ε ε logq n o Com esta equação pode-se calcular a tensão produzida a partir dos valores de ε (potencial padrão) dos eletrodos envolvidos e das concentrações apropriadas (no caso de gases as pressões parciais). Então: o ε,41 V; po, atm; n mols. 1 O (g) H O( ) e OH o,59 [OH ] ε ε log n 1/ po 7,59 (1 ) ε,41 log 1/,,59 ε,41 log (1 ),,59 ε,41 log1,,31, 1 7 1/ 14 1/,59 14 ε,41,31 log 1 1,59 14 ε,41 log 1 1,59 ε,41 log1 1,59 13,65 ε,41 log1,59 13,65 ε,41 log1,444 ε,41,444,854 ε,854 V,85 V,7 14,35 1/ 1/ c) Cálculo da variação de energia livre de Gibbs padrão ΔG da semirreação eletroquímica do item [A]: A variação de energia livre de Gibbs é dada por: o ΔG n F ε ΔG 96.5,41 1 1 ΔG 77.393 Jmol 77,393 kjmol 1 ΔG 77,4 kjmol Página 18 de 5

EXERCICIOS DE APROFUNDAMENTO QUIMICA - ELETROQUIMICA I - 15 Resposta da questão 1: a) Teremos: o Cd(s) Cd (aq) e E red,4 V o o Ag(s) Ag (aq) e Ered EAg Então, Cd(s) Cd (aq) e Ag (aq) e o Ag maior o Ag menor Ag(s) Global Cd(s) Ag (aq) Cd (aq) Ag(s) ΔE E E 1, V E (,4 V) E,8 V b) Os íons NO3 presentes na ponte salina migram para o recipiente 1. Durante o funcionamento da pilha o cádmio sólido sofre oxidação e a concentração de íons Cd aumenta na solução. Como há aumento da carga positiva, ocorre migração do íon negativo para a solução com excesso de carga positiva (devido a presença dos cátions cádmio) deste recipiente (recipiente 1). Os íons K presentes na ponte salina migram para o recipiente. Durante o funcionamento da pilha ocorre redução dos cátions Ag e sua concentração diminui na solução. Como há aumento da carga negativa, ocorre migração do íon positivo para a solução com excesso de carga negativa (devido a presença dos ânions nitrato) deste recipiente (recipiente ). Resposta da questão 11: [E] Teremos: Sn (aq) e Sn(s) E red,14 V Li (aq) 1 e Li(s) E red 3,4 V,14 V 3,4 V ΔE,14 ( 3,4),9 V Então : Sn (aq) e Sn(s) Li (s) Li (aq) e (redução, cátodo) (oxidação; ânodo) global Sn (aq) Li (s) Sn(s) Li (aq) Resposta da questão 1: a) O volume do gás depende das condições de pressão e temperatura e, também, do número de mols de moléculas. A massa atômica, número de prótons ou de nêutrons não interfere na medição. b) Com a solução de sacarose (C 1 H O 11 ) não ocorreria eletrólise, pois o aluno estaria testando uma solução molecular que não conduz corrente elétrica. Resposta da questão 13: a) A produção mundial de gás cloro é de 6 milhões de toneladas por ano, então: Página 19 de 5

EXERCICIOS DE APROFUNDAMENTO QUIMICA - ELETROQUIMICA I - 15 H O( ) H (aq) OH (aq) NaC (aq) Na (aq) C (aq) ( ) C (aq) ( ) H (aq) C (g) e (ânodo; oxidação) H (g) (cátodo; redução) e NaC (aq) H O( ) Na (aq) OH (aq) C (g) H (g) H 1 71 g 6 6 6 1 1 g 6 milhões 1 tonelada m 1,69 1 g 1,69 milhões de toneladas b) Teremos: g m H Resposta da questão 14: a) No experimento I, ocorre escurecimento do objeto polido de prata, têm-se as seguintes equações envolvidas: Ag S(s) e Ag(s) S (aq) E,691 V O (g) 4H (aq) 4e H O( ) E 1,9 V 1,9 V,691V Ag(s) S (aq) Ag S(s) e ( ) O (g) 4H (aq) 4e H O( ) Então : 4Ag(s) S (aq) Ag S(s) 4e O (g) 4H (aq) 4e HO( ) 4Ag(s) S (aq) O (g) 4H (aq) Ag S(s) H O( ) película escura b) No segundo experimento a película escura desaparece e o objeto volta à aparência original. c) Cálculo da diferença de potencial elétrico e representação da equação global da reação química envolvida no experimento II: Página de 5

EXERCICIOS DE APROFUNDAMENTO QUIMICA - ELETROQUIMICA I - 15 AgS(s) e 3 A (aq) 3e Ag(s) S (aq) A (s) E E,691 V 1,66 V,691 V 1,66 V ΔE Emaior Emenor ΔE,691 V ( 1,66 V),971 V AgS(s) e Ag(s) S (aq) 3 A (s) A (aq) 3e ( 3) ( ) Então : 3AgS(s) 6e 6Ag(s) 3S (aq) 3 A (s) A (aq) 6e GLOBAL 3 3AgS(s) A (s) 6Ag(s) 3S (aq) A (aq) Resposta da questão 15: [D] Numa eletrólise em série, a carga é igual nas duas cubas eletrolíticas, então: Ni e Ni 96.5 C Q Q 48.5 C 58 g 14,5 g x M xe M x 4 96.5 xc 7 g 48.5 C 8,875 g Carga 4 Resposta da questão 16: [E] Analisando as seguintes reações: (s) (aq) (aq) (s) Zn Cu Zn Cu ΔE 1,1 V 3 (s) (aq) (aq) (s) A 3Cu A 3Cu ΔE, V Verifica-se que o potencial de redução do cobre é maior do que os potenciais de redução do zinco e do alumínio. Como, V é maior do que 1,1 V, conclui-se que o potencial de redução do zinco é maior do que o do alumínio, 3 consequentemente, Uua pilha utilizando as células A A e Zn Zn é melhor descrita por: Zn e Zn 3 A A 3e Então : 3Zn 6e 3Zn 3 A A 6e Global 3 3Zn A 3Zn A Página 1 de 5

EXERCICIOS DE APROFUNDAMENTO QUIMICA - ELETROQUIMICA I - 15 Cálculo do Δ E: Zn(s) Cu (aq) Zn (aq) Cu(s) ΔE 1,1 V 3 A (s) 3Cu (aq) A (aq) 3Cu(s) ΔE, V ΔE ΔEmaior ΔEmenor ΔE, V 1,1 V,9 V Resposta da questão 17: [D] Neste caso a espécie adequada para essa recuperação deve apresentar o potencial de redução menor do que os íons prata na forma de 3 3 Ag(S O ) Logo, temos três opções: 3 (, V). A (aq) 3e A (s) 1,66 Sn (aq) e Sn(s),14 Zn (aq) e Zn(s),76 ou seja, 3 Ag(SO 3 ) (aq) e Ag(s) SO 3 (aq) (redução) X(s) X (aq) e (oxidação) Então, 3 Ag(S O 3 ) (aq) e Ag(s) 4SO 3 (aq) (redução) Sn(s) Sn (aq) e (oxidação) Conclusão: das espécies apresentadas, a adequada para essa recuperação é Sn(s). Resposta da questão 18: [D] Teremos: Q i t 96,5min A 96,5 6 s A 1 96,5 C 3 Cr (aq) 3e Cr(s) mcr,8 g 3 96.5 C 1 96,5 C Resposta da questão 19: [B] 5 g mcr Todas as afirmações estão corretas. [I] Sob condição de consumo de carga elétrica, a voltagem efetiva de serviço desse dispositivo eletroquímico é menor que a força eletromotriz da célula (U Fem R i). [II] O combustível (hidrogênio gasoso) é injetado no compartimento do anodo e um fluxo de oxigênio gasoso alimenta o catodo dessa célula eletroquímica. Página de 5

EXERCICIOS DE APROFUNDAMENTO QUIMICA - ELETROQUIMICA I - 15 ( ) H (g) OH (aq) HO( ) e (ânodo) ( ),5O (g) HO( ) e OH (aq) (cátodo) [III] Sendo o potencial padrão dessa célula galvânica igual a 1,9 V EPH (volt na escala padrão do hidrogênio), a variação 1 de energia livre de Gibbs padrão ( ΔG ) da reação global do sistema redox atuante é igual a 37, kj mol. o 1 ΔG 37, kj mol (var iação da energia livre de Gibbs padrão) F 96.5 C n (número de mols de elétrons) E 1,9 V (potencial padrão da célula) EPH o G nf EEPH o 1 Δ ΔG 96.5 1,9 37,197 37, kjmol Resposta da questão : [C] Ocorre a formação de íons Zn (aq) : oxidação Zn(s) Zn (aq) e E,76 V redução Cu (aq) e Cu(s) E,34 V Global Zn(s) Cu (aq) Zn (aq) Cu(s) Resposta da questão 1: 3 3 6 3 A massa específica do níquel metálico ρni,5 C é igual a 8,9 1 kgm (8,9 1 g m ) e a espessura total da camada eletrodepositada, medida no final do processo, foi de 6 1 Área, 1 m 4, 1 m 3 1m 6, 1 m xni 17,8 g / m 6 8,9 1 g x Ni (massa por m ) 6, 1 m, então: No cátodo : Ni e o Ni 96.5 C 59 g Q' 17,8 g / m Q' 58.7,1186 C / m Q' 9 i' 58.7,1186 C / m 9 s i' i' 64,6979849 A / m i' 64,7 A / m Densidade de corrente 64,7 A.m Resposta da questão : [C] Observe o equacionamento da eletrólise do NaC (cloreto de sódio) simplificada em solução aquosa: Página 3 de 5

EXERCICIOS DE APROFUNDAMENTO QUIMICA - ELETROQUIMICA I - 15 H O( ) H (aq) OH (aq) NaC (s) Na (aq) C (aq) Ânodo (+): C (aq) C (g) e (oxidação) Cátodo (-): H (aq) + e H (g) (redução) NaOH(aq) NaC (s) H O( ) Na (aq) OH (aq) H (g) C (g) Agora, observe o equacionamento da eletrólise do NaC (cloreto de sódio) não simplificada em solução aquosa: Ânodo (+): C C (g) e Célula Global Cátodo (-): H O( ) e H (g) OH (aq) H O( ) C H (g) C (g) OH (aq) Resposta da questão 3: Teremos: Teremos: NH 4 HO NH 4 HO Então: N H 4 HO O H O 4e N 4H 4e HO (em I) 4OH 4 4 Equação 4 global (em II) N H O H O N 4H 4OH N H O H O N 4H O N H O N H O 4 HO (oxidação do nitrogênio) Resposta da questão 4: A semirreação que ocorre no cátodo é a redução do zinco, dada por: Zn(aq) e Zn(s) Cálculo da Constante de Avogadro: A massa de zinco depositada no cátodo, de acordo com a tabela, foi: Página 4 de 5

EXERCICIOS DE APROFUNDAMENTO QUIMICA - ELETROQUIMICA I - 15 Massa depositada: m f m i =,555g,5g =,55g de Zn. Quantidade de carga do processo: 1e 1,6 1 19 C 1mol de e x 19 x 1mol de e 1,6 1 C Assim: Zn(aq) e Zn(s) 19 1mol de e (1,6 1 C) 65,4g 168C,55g 3 1mol de e 6,43 1 Página 5 de 5