PROVA DE QUÍMICA - 2 o TRIMESTRE 2013 PROF. MARCOS NOME N o 2 a SÉRIE A compreensão do enunciado faz parte da questão. Não faça perguntas ao examinador. A prova deve ser feita com caneta azul ou preta. É terminantemente proibido o uso de corretor. Respostas com corretor serão anuladas. Esta prova é composta por OITO questões dispostas em SEIS páginas. ESCREVA SEU NOME EM TODAS AS FOLHAS DA PROVA. 01. (Ufpr 2013) As baterias são indispensáveis para o funcionamento de vários dispositivos do dia a dia. A primeira bateria foi construída por Alessandro Volta em 1800, cujo dispositivo consistia numa pilha de discos de zinco e prata dispostos alternadamente, contento espaçadores de papelão embebidos em solução salina. Daí vem o nome pilha comumente utilizado. + 2+ Dados: E (V) Ag + e Ag 0,80 Zn + 2e Zn 0,76 1 1 F Massa molar (g.mol 1 ): Ag=108; Zn=65. 1A = C.s ; = 96500 C.mol ; a) De posse dos valores de potencial padrão de redução (E ), calcule o potencial padrão da pilha de Zn/Ag. b) Considere que, com uma pilha dessas, deseja-se manter uma lâmpada acesa durante uma noite (12h). Admita que não haverá queda de tensão e de corrente durante o período. Para mantê-la acesa, a corrente que passa pela lâmpada é de 10 ma. Calcule a massa de zinco que será consumida durante esse período. 1
02. (Ufpr 2011) A ação branqueadora da água sanitária deve-se ao íon hipoclorito, um forte agente oxidante. Uma alternativa à água sanitária é a utilização de detergentes que contêm peróxido de hidrogênio, chamados alvejantes seguros. O poder oxidante de uma espécie pode ser avaliado comparando-se valores de potencial padrão de redução das reações envolvidas. A seguir são fornecidas semirreações de redução do íon hipoclorito (ClO - ) e do peróxido de hidrogênio (H 2 O 2 ) e respectivos valores de potencial padrão de redução. ClO - + 2 e - + H 2 O Cl - + 2 OH - H 2 O 2 + 2 e - + 2 H + 2 H 2 O E 0 = 0,890 V E 0 = 1,763 V a) Qual é o agente oxidante mais forte: hipoclorito ou peróxido? b) Escreva a equação química balanceada da reação entre os íons hipoclorito e iodeto. I 2 + 2e - 2I - E 0 = 0,535 V c) Calcule a variação de potencial padrão da reação entre os íons hipoclorito e iodeto. 03. (Ufpr 2010) Qual é a massa de cobre que é depositada no cátodo de uma célula eletrolítica quando por ela passa uma corrente de 1A durante 420 segundos? Dados: massa atômica Cu = 64 g.mol -1 ; constante de Faraday = 96485 C.mol -1 ; Cu 2+ (aq) + 2e - Cu(s) (reação no cátodo). 2
NOME N o 2 a SÉRIE 04. (Unicamp 2010) A Revista n 126 veiculou uma notícia sobre uma máquina de lavar que deixa as roupas limpas sem a necessidade de usar produtos alvejantes e elimina praticamente todas as bactérias dos tecidos. O segredo do equipamento é a injeção de íons prata durante a operação de lavagem. A corrente elétrica passa por duas chapas de prata, do tamanho de uma goma de mascar, gerando íons prata, que são lançados na água durante os ciclos de limpeza. a) No seu site, o fabricante informa que a máquina de lavar fornece 100 quadrilhões (100x10 15 ) de íons prata a cada lavagem. Considerando que a máquina seja utilizada 3 vezes por semana, quantos gramas de prata são lançados no ambiente em um ano (52 semanas)? b) Considere que a liberação de íons Ag + em função do tempo se dá de acordo com o gráfico a seguir. Calcule a corrente em amperes (C/s ) em que a máquina está operando na liberação dos íons. Mostre seu raciocínio. Dado: F = 96.500 C mol -1, Constante de Avogadro= 6,02 x 10 23 mol -1 3
A cada quatro anos, durante os Jogos Olímpicos, bilhões de pessoas assistem à tentativa do Homem e da Ciência de superar limites. Podemos pensar no entretenimento, na geração de empregos, nos avanços da Ciência do Desporto e da tecnologia em geral. Como esses jogos podem ser analisados do ponto de vista da Química? As questões a seguir são exemplos de como o conhecimento químico é ou pode ser usado nesse contexto. 05. (Unicamp 2009) Ao contrário do que muitos pensam, a medalha de ouro da Olimpíada de Beijing é feita de prata, sendo apenas recoberta com uma fina camada de ouro obtida por deposição eletrolítica. Na eletrólise, a medalha cunhada em prata atua como o eletrodo em que o ouro se deposita. A solução eletrolítica é constituída de um sal de ouro (III). A quantidade de ouro depositada em cada medalha é de 6,0 gramas. a) Supondo que o processo de eletrólise tenha sido conduzido em uma solução aquosa de ouro (III) contendo excesso de íons cloreto em meio ácido, equacione a reação total do processo eletroquímico. Considere que no anodo forma-se o gás cloro. b) Supondo que tenha sido utilizada uma corrente elétrica constante de 2,5 amperes no processo eletrolítico, quanto tempo (em minutos) foi gasto para se fazer a deposição do ouro em uma medalha? Mostre os cálculos. Dados: constante de Faraday = 96.500 coulomb mol -1 ; 1 ampere = 1 coulomb s -1. 4
NOME N o 2 a SÉRIE 06. (Ufrrj 2007) Uma das utilidades da eletrodeposição está ligada ao revestimento de superfície. Podemos citar alguns processos: prateação, cromação, niquelação, douração, banho de estanho etc. Uma placa metálica é colocada em uma solução aquosa de sulfato de níquel II para fazer uma niquelação (eletrodeposição). Para recobrir a placa, utilizou-se uma corrente elétrica de 2A durante 1h 20 min 25 s. Calcule a massa de níquel metálico que foi depositada na placa. Dado: 96500 C = 1F. 07. (Unesp 2006) Após o Neolítico, a história da humanidade caracterizou-se pelo uso de determinados metais e suas ligas. Assim, à idade do cobre (e do bronze) sucedeu-se a idade do ferro (e do aço), sendo que mais recentemente iniciou-se o uso intensivo do alumínio. Esta sequência histórica se deve aos diferentes processos de obtenção dos metais correspondentes, que envolvem condições de redução sucessivamente mais drásticas. a) Usando os símbolos químicos, escreva a sequência destes metais, partindo do menos nobre para o mais nobre, justificando-a com base nas informações apresentadas. b) Para a produção do alumínio (grupo 13 da classificação periódica), utiliza-se o processo de redução eletrolítica (Al 3+ + 3e - Al). Qual a massa de alumínio produzida após 300 segundos usando-se uma corrente de 9,65 C. s -1? (Dados: massa molar do Al = 27g. mol -1 e a constante de Faraday, F = 96500 C. mol -1 ) 5
08. (Uerj 2002) O cloreto de sódio pode ser encontrado sólido, na forma de sal-gema, ou em solução, nos oceanos. A indústria química processa, por eletrólise ígnea, o sal disponível sob a forma sólida e, por eletrólise em solução aquosa, o sal disponível em solução. Considere que dispomos de duas amostras de cloreto de sódio puro com massa igual a 5,85 g. A primeira amostra é completamente consumida pela eletrólise ígnea e a segunda amostra é dissolvida em água pura. Admita que os gases envolvidos em ambos os processos se comportam de forma ideal e que os eletrodos são inertes. a) Calcule o volume de gás produzido no ânodo pela eletrólise ígnea sabendo que, nas condições do experimento, o volume molar vale 90 L mol -1. b) Escreva a equação global que representa a eletrólise da solução aquosa. 6