3º Trimestre Sala de Estudo Data: 11/9/17 Ensino Médio 3º ano classe: A_B_C Profª Danusa Nome: nº Conteúdo: Eletroquímica (Pilhas) Questão 1 - (FUVEST SP/215) A figura abaixo ilustra as estabilidades relativas das espécies que apresentam estado de oxidação +2 e +4 dos elementos da mesma família: carbono, silício, germânio, estanho e chumbo. As estabilidades relativas podem ser interpretadas pela comparação entre potenciais padrão de redução das espécies +4 formando as espécies +2, como representado a seguir para os elementos chumbo (Pb), germânio (Ge) e estanho (Sn): PbO2 + 4H + + 2e Pb 2+ + 2H2O GeO2 + 2H + + 2e GeO + H2O SnO2 + 4H + + 2e Sn 2+ + 2H2O E 3 Os potenciais padrão de redução dessas três semirreações,, e, foram determinados experimentalmente, obtendo se os valores,12 V,,94 V e 1,5 V, não necessariamente nessa ordem. 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 abaixo, os valores experimentais aos potenciais padrão de redução, e. E 1 E 1 E 2 E 2 E 1 E 3 E 2 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 CO2, qual seria o mais estável? Explique, com base na figura apresentada acima.
Questão 2 - (PUC RS/215) Analise as informações a seguir. A revista Nature publicou, em 6 de abril de 215, o artigo Uma bateria recarregável de íons de alumínio ultrarrápida, no qual apresenta uma bateria flexível recarregável que usa uma placa de alumínio como ânodo e um cátodo de grafite-espuma tridimensional. A bateria opera por deposição eletroquímica e dissolução de alumínio no ânodo, com formação de ânions cloroaluminato no grafite, usando como eletrólito um líquido iônico não inflamável. Cada pilha produz tensão aproximada de 2 volts, e a estrutura da bateria possibilita a recarga em aproximadamente um minuto, podendo resistir a mais de 7.5 ciclos de recarga. As equações propostas para a pilha pelos autores são: Al + 7AlCl4 4Al2Cl7 + 3e Cn[AlCl4] + e Sobre o tema e o texto, é correto afirmar que Cn + AlCl4 a) o alumínio se oxida e seu estado de oxidação se eleva de zero a +3. b) o ânodo de alumínio é o eletrodo onde ocorre a redução. c) há formação de cátions AlCl4 no cátodo. d) uma pilha eletroquímica funciona quando o potencial da reação global é negativo. e) ocorre a oxidação do metal alumínio na recarga da bateria. Questão 3 - (UEM PR/215) Seis pilhas podem ser associadas para constituírem uma bateria de resistência interna nula. As semicelas empregadas em cada pilha têm os seguintes valores de potencial padrão: PbSO4 + 2e PbO2 + 4H + + SO 2 4 + 2e Pb + SO 2 4 E =,36 V PbSO4 + 2H2O E = +1,69V Com base nessas informações, assinale o que for correto. 1. A força eletromotriz fornecida por uma única semicela da bateria é de 1,33 V. 2. Quando associadas em paralelo, essas pilhas constituem uma bateria que fornece uma força eletromotriz de 1,33 V. 4. A equação global de cada pilha da bateria é dada por: Pb + PbO2 + 4H + + 2SO 2PbSO4 + 2H2O 8. Quando associadas em série, essas pilhas constituem uma bateria que fornece uma força eletromotriz de 12,3 V. 16. O polo negativo dessas pilhas é constituído de Pb metálico, e nele ocorre a semirreação do ânodo. 2 4
Questão 4 - (UNICAMP SP/215) 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 2. b) B para A e o círculo representa o íon O 2+. c) B para A e o círculo representa o íon O 2. d) A para B e o círculo representa o íon O 2+. Questão 5 - (UFRGS RS/215) Célula a combustível é uma alternativa para a produção de energia limpa. As semirreações da célula são H2 2H + + 2e ½ O 2 + 2H + + 2e H 2O Sobre essa célula, pode-se afirmar que a) H2 é o gás combustível e oxida-se no cátodo. b) eletrólise da água ocorre durante o funcionamento da célula. c) H2O e CO2 são produzidos durante a descarga da célula. d) célula a combustível é um exemplo de célula galvânica. e) O2 é o gás comburente e reduz-se no ânodo. TEXTO: 1 - Comum à questão: 6 A hidrazina, substância com fórmula molecular N2H4, é um líquido bastante reativo na forma pura. Na forma de seu monoidrato, N2H4 H2O, 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.
Questão 6 - (UNESP SP/214) 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 N2H4 H2O, obtendo-se os produtos N2 (g) e H2O (l) em sua saída. No compartimento representado no lado direito do esquema, são introduzidos os reagentes O2 (g) e H2O (l), sendo H2O (l) consumido apenas parcialmente na semirreação, e seu excesso liberado inalterado na saída do compartimento. 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. Questão 7 - (Fac. Israelita de C. da saúde Albert Einstein SP/217) Dados: Potencial de redução padrão em solução aquosa RED E : Ag + (aq) + e Ag(s) Cu 2+ (aq) + 2e Cu(s) Pb 2+ (aq) + 2e Pb(s) Ni 2+ (aq) + 2e Ni(s) Fe 2+ (aq) + 2e Fe(s) Zn 2+ (aq) + 2e Zn(s) Mg 2+ (aq) + 2e Mg(s) =,8 V =,34 V =,13 V =,25 V =,44 V =,76 V = 2,37 V Tubulações metálicas são largamente utilizadas para o transporte de líquidos e gases, principalmente água, combustíveis e esgoto. Esses encanamentos sofrem corrosão em contato com agentes oxidantes como o oxigênio e a água, causando vazamentos e elevados custos de manutenção.
Uma das maneiras de prevenir a oxidação dos encanamentos é conectá-los a um metal de sacrifício, método conhecido como proteção catódica. Nesse caso, o metal de sacrifício sofre a corrosão, preservando a tubulação. Considerando os metais relacionados na tabela de potencial de redução padrão, é possível estabelecer os metais apropriados para a proteção catódica de tubulações de aço (liga constituída principalmente por ferro) ou de chumbo. Caso a tubulação fosse de aço, os metais adequados para atuarem como metais de sacrifício seriam X e, caso a tubulação fosse de chumbo, os metais adequados para atuarem como proteção seriam Y. Assinale a alternativa que apresenta todos os metais correspondentes às condições X e Y. X Y a) Ag e Cu Ni e Fe b) Ag e Cu Ni, Fe, Zn e Mg c) Zn e Mg Ni, Fe, Zn e Mg d) Zn e Mg Ag e Cu Questão 8 - (Mackenzie SP/216) Em instalações industriais sujeitas à corrosão, é muito comum a utilização de um metal de sacrifício, o qual sofre oxidação mais facilmente que o metal principal que compõe essa instalação, diminuindo portanto eventuais desgastes dessa estrutura. Quando o metal de sacrifício encontra-se deteriorado, é providenciada sua troca, garantindo-se a eficácia do processo denominado proteção catódica. Considerando uma estrutura formada predominantemente por ferro e analisando a tabela abaixo que indica os potenciais-padrão de redução (Eºred) de alguns outros metais, ao ser eleito um metal de sacrifício, a melhor escolha seria
a) o magnésio. b) o cobre. c) o ferro. d) o chumbo. e) a prata. Questão 9 - (UECE/216) Uma pilha é formada com eletrodos de alumínio e ouro que apresentam os potenciais de redução, respectivamente, 1,66 volts e 1,5 volts. Após analisar as características dessa pilha, pode-se afirmar corretamente que a) a reação do cátodo é Al Al 3+ + 3e. b) a ddp da pilha é + 3,16 V. c) a reação global é Al 3+ + Au Au 3+ + Al. d) a equação global da pilha é Au 3+ (aq)/au // Al 3+ (aq)/al. Questão 1 - (UNITAU SP/216) Em relação à pilha Znº/Zn 2+ // Cu 2+ /Cu o, assinale a afirmativa INCORRETA. a) O zinco metálico sofre uma reação de oxidação. b) No ânodo, ocorre a reação química esquematizada por Znº/Zn 2+. c) A formação do cobre metálico envolve uma reação de redução. d) No cátodo, ocorre a reação química esquematizada por Cu 2+ /Cu o. e) O íon Cu 2+ é originado da reação Cuº Cu 2+. TEXTO: 2 - Comum à questão: 11 Em um laboratório, uma estudante sintetizou sulfato de ferro(ii) hepta-hidratado (FeSO4 7H2O) a partir de ferro metálico e ácido sulfúrico diluído em água. Para tanto, a estudante pesou, em um béquer, 14,29 g de ferro metálico de pureza 98,%. Adicionou água destilada e depois, lentamente, adicionou excesso de ácido sulfúrico concentrado sob agitação. No final do processo, a estudante pesou os cristais de produto formados.
Questão 11 - (UNESP SP/216) A tabela apresenta os valores de potencial-padrão para algumas semirreações. Considerando que o experimento foi realizado pela estudante nas condições ambientes, escreva as equações das semirreações e a equação global da reação entre o ferro metálico e a solução de ácido sulfúrico. Tendo sido montada uma célula galvânica com as duas semirreações, calcule o valor da força eletromotriz da célula Eº. GABARITO: 1) Gab: a) b) Valor experimental em volt C O 2 2 E1 1,5V E 2,12V E3,94V O 2 C 4 O 2 O gráfico mostra que a estabilidade do estado (+4) do carbono é maior que a do estado (+2). Portanto, nesse critério, CO2 é mais estável que CO. 2) Gab: A 3) Gab: 28 4) Gab: A 5) Gab: D 6) Gab: Semirreação de oxiredução: N2H4 H2O N2H4 + H2O N2H4 N2 + 4 H + + 4 e
Em meio básico é: N2H4 + 4OH N2 + 4H + + 4OH + 4 e N2H4 + 4OH N2 + 4 H2O + 4e Semirreação de redução: O2 + 2 H2O + 4 e 4 OH Equação global: Usando hidrazina hidratada: 7) Gab: C 8) Gab: A 9) Gab: B 1) Gab: E 11) Gab: Eº,44 V