COLÉGIO MARISTA - PATOS DE MINAS º ANO DO ENSINO MÉDIO - 013 Professoras: Elizete e Rose ª RECUPERAÇÃO AUTÔNOMA DE QUÍMICA ROTEIRO DE ESTUDO - QUESTÕES Estudante: Turma: Data: / / ROTEIRO DE ESTUDO Capítulo do livro Assunto Observações Unidade 14 (Livro: Usberco e Salvador) Eletroquímica Refazer os exercícios do livro e as listas extras. Instruções: 1. Leia atentamente as questões e faça o que está sendo pedido.. Para as questões abertas, observe, atenciosamente, a ortografia, a concordância, a acentuação e a estrutura das frases em Língua Portuguesa. 3. Responda suas questões usando caneta azul ou preta. Caso faça a opção pelo uso do lápis, lembre-se de que não terá direito à revisão da questão. 01.(U.F. Juiz de Fora-MG) Observe o esquema abaixo representado e responda: Dados: * Zn + + e Zn Eº = 0,76 V * Cu + + e Cu Eº = 0,34 V a) Sabendo-se que o béquer da esquerda contém solução de ZnSO 4 1 mol/l (solução incolor) e o béquer da direita contém solução de CuSO 4 1 mol/l (solução azul), o que se observa quando os dois eletrodos entram em contato com as soluções, após certo tempo de funcionamento da pilha galvânica? b) Qual a função da ponte salina neste processo químico? c) Identifique a espécie redutora e a oxidante. 0. (U. Católica-SP) Com o passar do tempo, objetos de prata geralmente adquirem manchas escuras que são películas de sulfeto de prata (Ag S) formadas na reação da prata com compostos que contém enxofre encontrados em vários alimentos. Um dos processos para limpar o objeto escurecido consiste em colocá-lo em um recipiente de alumínio contendo água e detergente e aquecer até a fervura. O detergente retira a gordura do objeto facilitando a reação do alumínio da panela com o sulfeto de prata, regenerando a prata com seu brilho característico. Al + 3 Ag S Al S 3 + 6 Ag Sobre o assunto relativo ao texto acima, escreva V para as afirmativas verdadeiras ou F para as afirmativas falsas. ( ) A prata ao adquirir manchas escuras sofre oxidação. ( ) Na reação entre alumínio e o sulfeto de prata, o alumínio é o ânodo do processo. ( ) A prata possui maior potencial de oxidação do que o alumínio. ( ) A presença do detergente na água diminui o potencial de oxidação do alumínio. ( ) O alumínio é menos reativo do que a prata. 03. (UEMS) Com base no diagrama da pilha: Ba 0 / Ba + // Cu + / Cu 0 E nos potenciais-padrão de redução das semi-reacões: Ba 0 Ba + + e E 0 =,90 volt
Cu 0 Cu +1 + 1e E 0 = +0,5 volt Qual a diferença de potencial da pilha: a) +,38 volts. b),55 volts. c) + 3,4 volts. d) 3,4 volts. e),38 volts. 04. (UFMS) Um químico queria saber se uma amostra de água estava contaminada com um sal de prata Ag + e para isso, mergulhou um fio de cobre, Cu, na amostra. Com relação a essa análise, é correto afirmar que: Dados: E 0 Ag+= +0,80 V E 0 Cu+ = +0,34 V 01. a amostra torna-se azulada e isso foi atribuído à presença de íons Cu + ; 0. a amostra doa elétrons para o fio de cobre; 04. o fio de cobre torna-se prateado devido ao depósito de prata metálica; 08. o fio de cobre doa elétrons para a amostra; 16. Ag + é o agente oxidante da reação. Dê, como resposta, a soma das alternativas corretas. 05. (UFMT) Os potenciais-padrão dos eletrodos de cobre e de prata são dados abaixo: Cu + + e Cu E 0 = 0,34 V Ag + + e Ag E 0 = 0,80 V A respeito, julgue as afirmações. ( ) A semi-reação de redução na célula eletroquímica resultante da combinação desses dois eletrodos será Cu + + e Cu (S). ( ) A reação e a voltagem da célula eletroquímica serão Ag + + Cu (s) Ag (s) + Cu + ΔE 0 = 0,46 V. ( ) Se um fio de cobre for mergulhado numa solução de nitrato de prata, inicialmente incolor, esta ficará azulada e haverá deposição de prata metálica sobre o fio. 06. (UFR-RJ) O contato com certos metais (como o cobre e o estanho) pode acelerar a corrosão do ferro e torná-la mais intensa, enquanto o contato com metais (como zinco e o magnésio) pode impedir ou retardar a formação de ferrugem. Levando-se em conta os valores dos potenciais (E 0 ) das semi-reações abaixo, Mg ++ + e Mg (s),37 V Zn ++ + e Zn (s) 0,76 V Fe ++ + e Fe (s) 0,44 V Sn ++ + e Sn (s) 0,14 V Cu ++ + e Cu (s) + 0,36 V 1/ O (g) + e + HO (l) OH + 0,41 V a) calcule o ΔE 0 da pilha formada por ferro e oxigênio em meio aquoso e ΔE 0 da pilha formada por ferro e zinco em meio aquoso; b) explique o fato de o oxigênio ser o oxidante mais forte da série apresentada. 07. (FUVEST-SP) Foi montada uma pilha em que o pólo positivo era constituído por um bastão de paládio, mergulhado numa solução de cloreto de paládio e o pólo negativo, por um bastão de níquel, mergulhado numa solução de sulfato de níquel. As semi-reações que representam os eletrodos são: Pd e Pd Ni e Ni a) Escreva a equação que representa a reação química que ocorre quando a pilha está funcionando (sentido espontâneo). b) O que acontece com as concentrações de Pd + e Ni + durante o funcionamento da pilha? Explique. c) Os dados da tabela abaixo sugerem que o princípio de Le Châtelier se aplica à reação química que acontece nessa pilha. Explique por quê. Experimento A B C E [Pd 1 1 ]/ moll 0,100 [Ni ]/ moll 0,100 diferença de potencial elétrico 08. (U.E. Ponta Grossa-PR) Sobre a pilha esquematizada abaixo, assinale a alternativa incorreta: E / V 1,7 1,4 1,1
a) Seu funcionamento diminuiu a concentração de íons B 3+. b) O eletrodo B sofre oxidação. c) O eletrodo A é denominado cátodo. d) A equação global é dada por B (s) + 3A + B 3+ + 3A (s). e) O eletrodo B sofre corrosão. 09. (UNESP SP) Um estudante montou a célula eletroquímica ilustrada na figura, com eletrodos de Cu (s) e Ni (s) de massas conhecidas. membrana semipermeável A 5 ºC e 1 atm, quando as duas semicélulas foram ligadas entre si, a célula completa funcionou como uma célula galvânica com E = 0,59 V. A reação prosseguiu durante a noite e, no dia seguinte, os eletrodos foram pesados. O eletrodo de níquel estava mais leve e o eletrodo de cobre mais pesado, em relação às suas massas iniciais. Considerando Cu + + e - Cu (s) e Eº red = +0,34V, escreva a equação da reação espontânea que ocorre na pilha representada na figura e calcule o potencial de redução da semicélula de Ni + /Ni. Defina qual eletrodo é o cátodo e qual eletrodo é o ânodo. 10. (UFRJ) O alumínio é o metal com maior índice de reciclagem no lixo urbano, e o Brasil é o campeão mundial de reciclagem de alumínio, recuperando mais de 96% das latas descartadas. Uma das aplicações mais interessantes para o alumínio é sua utilização em pilhas alumínio-oxigênio. Essas pilhas são muito compactas e têm grande capacidade de gerar energia, embora apresentem baixa eficiência de recarga. Uma pilha alumínio-oxigênio é representada a seguir. Considere as semi-reações de redução dadas a seguir: Al(OH) 3 (s) + 3e Al (s) + 3OH,31V O (g) + H O + 4e 4OH +0,40V a) Escreva a equação e calcule a força eletromotriz da pilha alumínio-oxigênio. b) Indique o sentido do fluxo de elétrons durante a recarga da pilha. Justifique sua resposta. 11. (UFES) A corrosão, processo eletroquímico espontâneo, é responsável pela deterioração de utensílios e eletrodomésticos em nossos lares, pelos custos de manutenção e substituição de equipamentos, pela perda de produtos e por impactos ambientais decorrentes de vazamentos em tanques e tubulações corroídos, nas indústrias. Em equipamento feito de aço, ligas formadas de ferro e carbono, a corrosão pode ser ocasionada pela oxidação do ferro e a redução da água, em meio neutro ou básico. a) Escreva as equações químicas balanceadas que descrevem a oxidação do ferro em meio aquoso neutro e a formação de hidróxido ferroso. b) Explique a influência do ph na formação do hidróxido ferroso. c) Calcule o potencial da reação de oxidação de ferro e justifique a espontaneidade desse processo eletroquímico.
d) Dê a configuração eletrônica do átomo de ferro e do íon ferroso. Dados: Semirreações: O (g) + H O (l) + 4e - 4OH- Eº = 0,40 V Fe + + e - Fe (s) Eº = -0,44 V 1. (PUC-PR) Na eletrólise aquosa do Na SO 4, com eletrodos inertes, obteremos no anodo e no cátodo, respectivamente? a) H (g) e SO (g) b) Na (s) e SO (g) c) O (g) e Na (s) d) Na (s) e O (g) e) O (g) e H (g) 13. (F.M. Itajubá-MG) Relacionando as reações: a - Ag 0 + Pb + Ag +1 + Pb 0 b - Fe + + Cl 0 Fe +3 + Cl 1 Afirmamos: 1. a é espontânea;. b é espontânea; 3. a é não espontânea; 4. b é não espontânea; 5. nenhuma é espontânea. Concluímos como alternativa correta que: a) 1 é verdadeira. b) Somente 5 é verdadeira. c) Somente 4 é verdadeira. d) e 3 são verdadeiras. e) Nenhuma das respostas anteriores. Dados: Fe + Fe +3 + e Eº = 0,77 v Agº Ag + + e Eº = 0,80 v Pbº Pb + + e Eº = + 0,13 v Cl Cl + e Eº = 1,36 v 14. (UFTM MG) O gás cloro, amplamente empregado como bactericida, pode ser gerado pelos seguintes processos: I. eletrólise da salmoura concentrada; II. eletrólise do cloreto de sódio fundido; III. reação de dióxido de manganês com ácido clorídrico. a) Escreva a equação química que representa a reação global que ocorre em cada um desses processos. b) Escreva as equações das semi-reações que ocorrem em cada eletrodo (cátodo e ânodo) no processo I. c) No processo III, qual espécie química é oxidante? Qual é a redutora? Justifique sua resposta com base em números de oxidação. 15. (UFJF-MG) O níquel é um elemento químico que, através de processos eletroquímicos, permite uma série de aplicações no nosso cotidiano. Uma delas é a niquelação, processo no qual a superfície de uma peça metálica é revestida com uma fina camada de níquel metálico. Outra aplicação seria a produção de baterias que, além de serem recarregáveis, também são bastante leves e adequadas para telefones celulares e calculadoras. O quadro abaixo mostra as semi-reações e os potenciais-padrão de redução dos processos eletroquímicos citados; a partir dessas informações, responda os itens abaixo. Ni Cl (g) Cd(OH) Processo1(Niquelação) e Ni Eº 0,4V e Processo (Bateria) NiO(OH) H O e Ni(OH) (s) e Cl (s) (s) (s) OH Cd (s) Eº 1,36V (l) OH Eº 0,5V Eº 0,81V
o a) Calcule os valores de E para formação do níquel metálico, no Processo 1, e para formação do hidróxido de cádmio, no Processo. o b) Com base nos valores de E, responda se os processos são espontâneos ou não. Justifique sua resposta. c) No caso de processos não espontâneos, explique como é possível a ocorrência das reações. d) Escreva a reação global balanceada do Processo e identifique o agente oxidante e o agente redutor. e) Como poderia obter-se a recarga da bateria? Explique do ponto de vista das reações químicas envolvidas. 16. (Unimontes-MG) A tabela abaixo apresenta informações sobre três células eletrolíticas de NaCl em estados diferentes. Estado Produto fundido solução aquosa concentrada solução aquosa diluída Anodo A C C Catodo Dada a ordem decrescente de facilidade de descarga de alguns cátions, Ag + > Cu + > Mn + > H 3 O + > Mg + > Na + > Li +, e de ânions, ânions não oxigenados > OH > ânions oxigenados, e o F,quais os produtos formados A, B e C? Justifique sua resposta para cada produto. 17. (UFTM-MG) A aparelhagem utilizada para realizar a eletrólise ígnea do cloreto de sódio, NaCl, está representada no esquema simplificado, onde os eletrodos inertes A e B estão conectados a um gerador de corrente contínua. Ao se fechar o circuito ligando-se o gerador, pode-se concluir que: a) o gás cloro borbulha no eletrodo A. b) a redução do cloreto ocorre no eletrodo negativo. c) o sentido da corrente elétrica é do eletrodo A para o B. d) os ânions são oxidados no eletrodo B. e) o sódio metálico oxida-se no eletrodo A. Na B H 18. (FEPECS-DF) O esquema abaixo consiste em uma placa de ouro mergulhada em uma solução do íon desse metal. Nessa mesma solução encontra-se também mergulhado um anel de alumínio que se deseja banhar com ouro (processo de eletrodeposição), sendo o sistema ligado a um gerador. A partir desse esquema, são feitas as seguintes afirmações: ANEL SOLUÇÃO DE NITRATO DE OURO III PLACA DE OURO I. a placa de ouro deve ser conectada ao pólo positivo do gerador; II. o anel de alumínio atua como o catodo do sistema; III. durante o processo a placa de ouro sofre oxidação; IV. a cada 1,8. 10 1 elétrons que circulam na célula eletrolítica, a massa do anel é aumentada em aproximadamente 0,197 g. São corretas as afirmações: a) I e II, apenas b) I e III, apenas c) II e III, apenas d) II, III e IV, apenas e) I, II, III e IV 19. (UFG-GO) Através da eletrólise da água do mar é possível obter três substâncias comercialmente importantes: o hidróxido de sódio (NaOH), os gases hidrogênio (H ) e cloro (Cl ). Utilizando os seguintes materiais: 1-cuba de vidro -eletrodos de platina 1-fio de cobre 1-bateria 1-solução aquosa de sal de cozinha a) faça um esquema do arranjo experimental que represente a eletrólise da solução aquosa de sal de cozinha;
b) indique o cátodo, o ânodo e as suas polaridades; c) indique qual o gás produzido em cada eletrodo; d) escreva a equação que representa a reação de eletrólise da solução salina. 0. (UFG-GO) Em metalurgia, um dos processos de purificação de metais é a eletrodeposição. Esse processo é representado pelo esquema ao lado, no qual dois eletrodos inertes são colocados em um recipiente que contém solução aquosa de NiCl. (Dados: Constante de Faraday: 96.500 C/mol e Massa Molar do Ni: 59 g/mol). Baseando-se no esquema apresentado, a) escreva as semirreações, que ocorrem no cátodo e no ânodo, e calcule a corrente elétrica necessária para depositar 30 g de Ni (s) em um dos eletrodos durante um período de uma hora; b) calcule a massa de NiCl, com excesso de 50 %, necessária para garantir a eletrodeposição de 30 g de Ni (s). 1. (PUC-RS) Utilizou-se, em uma cuba eletrolítica, uma corrente elétrica para depositar toda a prata existente em 0,5 litro de uma solução 0, M de AgNO 3. Se F é a carga de um mol de elétrons, qual a carga necessária para completar a operação? a) 0,1 F b) 0, F c) 0,5 F d) 1,0 F e),0 F. (UFPE) Uma célula para produção de cobre eletrolítico consiste de um ânodo de cobre impuro e um cátodo de cobre puro (massa atômica de 63,5 g mol -1 ), em um eletrólito de sulfato de cobre (II). Qual a corrente, em Ampère, que deve ser aplicada para se obter 63,5 g de cobre puro em 6,8 horas? Dado: F = 96500 C mol -1. 3. (UFF-RJ) Uma eletrólise ígnea de ZnCl se processa a 17 C e pressão de 1 atm. Sabendo-se que uma corrente de 5 A passa pela célula durante 10 h, pede-se o volume em litros de cloro que é produzido nas condições do problema. 4. (UEL-PR) Em uma célula eletrolítica contendo solução de NiSO 4 foram imersos dois eletrodos inertes. Determine a massa de níquel metálico e a de gás oxigênio produzidas após a passagem, pela célula, de uma corrente de 4,0 A durante 1,0 h. Dado: 1 mol de Ni = 58,7 gramas, 1 mol de O = 3,0 gramas Ni + + e Ni (s) Eº = -0,6V 4e + O (g) + 4H + H O Eº = 1,3V Apresente os cálculos realizados na resolução da questão. 5. (UFJF-MG) A corrosão eletroquímica é um processo passível de ocorrer quando o metal está em contato com um eletrólito, onde acontecem, simultaneamente, as reações anódicas e catódicas. Um processo de corrosão acontece segundo as semirreações descritas a seguir, originando, assim, a formação de hidróxido ferroso. I. Fe (s) Fe + + e II. H O (l) + e H (g) + OH Em meio de alto teor de oxigênio, o hidróxido ferroso sofre a seguinte transformação, através das duas reações descritas abaixo: III. Fe(OH) + H O (l) + ½O (g) Fe(OH) 3 IV. Fe(OH) 3 Fe O 3 H O (s) + H O (l) Acerca do processo de corrosão e das reações apresentadas, responda aos itens a seguir. a) Equacione a reação global das reações I e II descritas acima. b) Identifique quais são os agentes oxidante e redutor da reação global do item a. c) Considerando as equações III e IV, escreva a reação de formação do óxido férrico monoidratado a partir do hidróxido ferroso. d) Segundo a tabela de potenciais de redução, escolha um metal que pode ser utilizado como metal de sacrifício, protegendo o ferro de uma tubulação. Justifique. POTENCIAIS PADRÃO DE REDUÇÃO, Eº / V Mg ( aq) e Mg(s),37 Zn ( aq) e Zn (s) 0,76 Fe ( aq) e Fe(s) 0,440 Ni ( aq) e Ni(s) 0,57 Ag ( aq) e Ag(s) +0,800 Bom Trabalho!