1) [UFC-2009] A hidrazina, N H, é um produto altamente tóxico e explosivo. Dadas as semi-reações de redução apresentadas a seguir, responda o que se pede. CØO+H O+2eë2OH+CØ N H +2H O+2eë2NHƒ+2OH E = 0,90 V E = - 0,10 V Explique por que não é aconselhável misturar água sanitária, uma solução à base de NaCØO, com soluções de limpeza de vidros à base de NHƒ. Justifique sua resposta por meio das reações químicas envolvidas. RESOLUÇÃO: Comparando os potenciais elétricos fornecidos no enunciado da questão, concluímos que: 0,90 V > - 0,10 V Isto significa que a primeira reação é de redução (predomina, pois o potencial é maior) e a segunda é de oxidação. Somando, adequadamente, vem: CØO + H O + 2e ë 2OH + CØ 2NHƒ + 2OH ë N H + 2H O + 2e CØO + 2NHƒ ë N H + H O + CØ-(reação global) Podemos observar que um dos produtos da reação global é a hidrazina (N H ), uma substância tóxica e explosiva, por isso, não é aconselhável misturar água sanitária, uma solução à base de NaCØO, com soluções de limpeza de vidros à base de NHƒ. 2) [UEL-2009] A clássica célula galvânica ou pilha de Daniel é representada por: Zn(s) / Zn (aq) / / Cu (aq) / Cu(s) No laboratório de uma escola, o professor e seus alunos fizeram duas alterações nesta pilha. A primeira foi substituir o eletrodo de zinco por alumínio e a segunda foi substituir o eletrodo de zinco por níquel. A concentração dos íons nas células foi 1 mol/l.
Elemento Potencial de redução (25 C, 1 atm) Zinco - 0,76 V Cobre - 0,34 V Alumínio - 1,66 V Níquel - 0,25 V Com base nos dados anteriores e nos conhecimentos sobre o assunto, considere as afirmativas a seguir. I. A pilha de Daniel gera maior energia que a pilha de AØ/Cu. II. A quantidade de elétrons transferidos na pilha de Daniel é menor que na pilha AØ/Cu. III. Nas três pilhas, o eletrodo de cobre é o que recebe elétrons. IV. Entre as três pilhas, a pilha de Ni/Cu é a que gera a menor energia. Assinale a alternativa CORRETA. a) Somente as afirmativas I e II são corretas. b) Somente as afirmativas I e III são corretas. c) Somente as afirmativas III e IV são corretas. d) Somente as afirmativas I, II e IV são corretas. e) Somente as afirmativas II, III e IV são corretas. RESPOSTA: [E] 3) [UFRGS-2008] Considere os seguintes dados eletroquímicos. Ag (aq) + e ë Ag(s) = + 0,80 V Cu2 (aq) + 2e ë Cu(s) = + 0,34 V Um estudante realizou experimentos mergulhando placas metálicas em tubos de ensaio contendo diferentes soluções aquosas, como indicado no quadro a seguir.
Com base no exposto, é CORRETO afirmar que ocorre deposição de metal sobre a placa metálica apenas a) no tubo 2. b) no tubo 3. c) nos tubos 1 e 2. d) nos tubos 1 e 3. RESPOSTA: B 4) [PUCMG-2009] Considere as seguintes reações eletroquímicas: I. Pb + Sn ë Pb + Sn II. Ni + Sn ë Ni + Sn III. Fe + Sn ë Fe + Sn IV. Cu + Sn ë Cu + Sn Se barras de chumbo, ferro, níquel e cobre forem colocadas em contato com uma solução de nitrato de estanho (II), podem ocorrer as reações: Dados: E (Pb /Pb) = - 0,13V E (Sn /Sn) = - 0,14V E (Ni /Ni) = - 0,23V E (Cu Cu) = + 0,34V E (Fe /Fe) = - 0,44V a) I, II, III e IV. b) I, II e III apenas. c) II e III apenas. d) I e II apenas. RESPOSTA: C
5) [UEPG-2008] As latas de conserva são compostas pela chamada folha-de-flandres (liga de ferro e carbono), recoberta por uma camada de estanho, para a sua proteção. Deve-se evitar comprar latas amassadas, porque, com o impacto, a proteção de estanho pode romper-se, o que leva à formação de uma pilha, de modo que a conserva acaba sendo contaminada. Dados: Fe + 2e ë Fe E = - 0,44 V Sn + 2e ë Sn E = - 0,14 V A respeito deste assunto, assinale o que for correto. (01) A reação da pilha produz quatro elétrons. (02) O ferro da folha de flandres oxida mais facilmente que a camada de estanho. (04) Quando uma lata é amassada, o ferro torna-se catodo da reação. 08) A reação da pilha é Sn + Fe ë Sn + Fe RESPOSTA: 2 + 8 = 10 6) [UNESP-2008] Uma das vantagens da utilização de reagentes oxidantes na purificação da água, comparando com outros tipos de tratamento, é que os produtos da oxidação química de compostos orgânicos são apenas o dióxido de carbono e a água. Na tabela a seguir são listados alguns agentes oxidantes com seus potenciais-padrão de redução. Considerando apenas os parâmetros termodinâmicos apresentados, forneça o nome do agente que é menos eficiente para a oxidação de material orgânico e escreva a equação que representa a semi-reação de redução desse agente. RESOLUÇÃO:
A oxidação química dos compostos orgânicos, ou seja, a retirada de elétrons destes compostos deve ser feita por um composto que apresente alto potencial de redução. De acordo com a tabela este composto é o Oƒ. Caso contrário, o composto menos eficiente para retirar elétrons do material orgânico deve apresentar menor potencial de redução e neste caso (de acordo com a tabela) temos o Cl. A equação que representa a semi-reação de redução desse agente pode ser dada por: Cl + 2eë 2Cl. 7) [UNIFESP-2008] A figura representa uma célula de eletrólise de soluções aquosas com eletrodo inerte. Também são fornecidos os potenciais padrão de redução (E ) de algumas espécies. Na (aq) + e ë Na (s) E = - 2,71 V 2 H (aq) + 2 e ë H (g) E = 0,00 V H O(Ø) + 1/2 O + 2eë 2 OH(aq) E = + 0,40 V CØ (g) + 2 eë 2 CØ(aq) E = +1,36V Para essa célula, foram feitas as seguintes afirmações: I. O pólo positivo é o eletrodo do compartimento Y. II. O ânodo é o eletrodo do compartimento X. III. A ddp para a eletrólise de uma solução aquosa de NaCØ(aq) é positiva. IV. Na eletrólise de solução aquosa de NaCØ(aq) há formação de gás hidrogênio no eletrodo do compartimento Y. V. Na eletrólise da solução aquosa de NaCØ(aq) há formação de gás cloro no compartimento X.
São corretas somente as afirmações a) I, II, III e IV. b) I, III e V. c) I, IV e V. d) II, III e IV. e) II, IV e V. RESPOSTA: E 8) [PUC-2009] Observe as semi-reações a seguir. CØ (g) + 2e Ï 2CØ(aq) E = + 1,36 V Fe (aq) + e Ï Fe (aq) E = + 0,77 V O potencial padrão da reação 2Fe (aq) + CØ (g) Ï 2Fe (aq) + 2CØ(aq) será: a) + 0,08 V b) - 0,08 V c) + 0,59 V d) - 0,59 V RESPOSTA: C 9) [UFSC-2008] A ferrugem é um processo de corrosão conhecido que pode causar impacto econômico significativo, pois boa parte do ferro produzido anualmente é utilizada para repor objetos de ferro descartados. Alguns fatores externos, como a presença de oxigênio, água e sais no meio, podem acelerar a formação da ferrugem (Fe Oƒ.H O), uma substância insolúvel em água. A corrosão do ferro é por natureza um processo eletroquímico, representado pelas semi-reações a seguir: Fe (aq) + 2e ë Fe(s) E = - 0,44 V O (g) + 4H (aq) + 4 e ë 2 H O(Ø) E = +1,23 V
De acordo com as informações acima, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). (01) O ferro metálico atua como cátodo neste processo de óxido-redução. (02) A diferença de potencial elétrico padrão do processo de corrosão é +1,67 V. (04) O ferro metálico é facilmente oxidado porque seu potencial padrão de redução é menos positivo que aquele para a redução do oxigênio. (08) A diferença de potencial elétrico padrão do processo em questão é + 0,79 V. (16) No processo de oxidação do ferro metálico, o oxigênio atua como redutor. (32) Na formação da ferrugem, íons Fe (aq) são oxidados a Fe (aq). RESPOSTA: 2 + 4 + 32 = 38 10) [UEL-2008] Hoje em dia, as pilhas têm mais aplicação do que se imagina. Os automóveis usam baterias chumboácidas, os telefones celulares já usaram pelo menos três tipos de baterias - as de níquel-cádmio, as de níquel-hidreto metálico e as de íon lítio -, os ponteiros laser dos conferencistas usam pilhas feitas de óxido de mercúrio ou de prata. Recentemente foram desenvolvidas as pilhas baseadas em zinco e oxigênio do ar, usadas nos pequenos aparelhos de surdez e que são uma tentativa de produzir uma pilha que minimize as agressões ambientais. Para confeccionar estas pilhas, partículas de zinco metálico são misturadas a um eletrólito (solução de KOH) e reagem com o O ; desta forma, a energia química se transforma em energia elétrica. As reações da pilha com seus respectivos potenciais de redução são: Semi-reações Zn(s) + 2OH(aq) ë Zn(OH) (s) + 2e O (g) + 2H O(Ø) + 4e ë 4OH(aq) E = -1, 25 V E = + 0, 40 V Reação Global 2Zn(s) + O (g) + 2H O(Ø) ë 2Zn(OH) (s) Assinale a alternativa correta. a) Durante o funcionamento da pilha, haverá diminuição da quantidade de Zn(OH). b) O agente oxidante nessa reação e o zinco. c) Os elétrons são gerados no eletrodo de oxigênio. d) No catodo, ocorre a redução do Zn. e) A diferença de potencial da equação global e +1,65V. RESPOSTA: E
11) [UFPR-2008] Para a proteção contra corrosão de tubos metálicos, é comum o uso de eletrodos de sacrifício (blocos metálicos conectados à tubulação). Esses blocos metálicos formam com a tubulação uma célula eletroquímica que atua como ânodo de sacrifício, fornecendo elétrons aos tubos metálicos para impedir sua corrosão, conforme representado na figura a seguir. Usando a tabela de potenciais-padrão de redução, considere as seguintes afirmativas: 1. A reação química que ocorre no ânodo de sacrifício é a reação de oxidação. 2. Se a tubulação (metal 1) for de ferro, o ânodo de sacrifício (metal 2) pode ser feito de zinco. 3. Se a tubulação (metal 1) for de cobre, o ânodo de sacrifício (metal 2) pode ser feito de prata. 4. O metal usado no eletrodo de sacrifício será o agente redutor na reação eletroquímica. Assinale a alternativa correta. a) Somente a afirmativa 1 é verdadeira. b) Somente a afirmativa 3 é verdadeira. c) Somente as afirmativas 1 e 2 são verdadeiras. d) Somente as afirmativas 2, 3 e 4 são verdadeiras. e) Somente as afirmativas 1, 2 e 4 são verdadeiras. RESPOSTA: E 12) [PUCRIO-2008] Considere o esquema a seguir que representa uma pilha constituída de metal cobre em solução aquosa de sulfato de cobre e metal cádmio em solução de sulfato de cádmio. Uma tabela fornece a informação de que os potenciais padrões de redução do Cu e do Cd são, respectivamente, + 0,34 V e - 0,40 V e que a prata é um elemento mais nobre que o cobre. Assinale a opção que mostra a ordem decrescente de facilidade de oxidação dos três metais citados e a diferença de potencial (ddp) da pilha indicada na figura. a) Cu > Ag > Cd; - 0,74 V
b) Cd > Cu > Ag; + 0,74 V c) Ag > Cu > Cd; - 0,06 V d) Cd > Cu > Ag; + 0,06 V e) Ag > Cd > Cu; - 0,74 V RESPOSTA: B 13) [UFJF-2007] 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. Observe a seguir as semi-reações e os potenciais-padrão de redução dos processos eletroquímicos citados; a partir dessas informações, responda os itens que seguem. Processo 1 (Niquelação) Ni (aq) + 2e Ï Ni(s) E = - 0,24 V CØ (g) + 2e Ï 2 CØ(aq) E = 1,36 V Processo 2 (Bateria) NiO(OH)(s) + H O(Ø) + e Ï Ni(OH) (s) + OH(aq) E = 0,52 V Cd(OH) (s) + 2e Ï Cd(s) + 2 OH(aq) E = - 0,81 V
a) Calcule os valores de ÐE para formação do níquel metálico, no Processo 1, e para formação do hidróxido de cádmio, no Processo 2. b) Com base nos valores de ÐE, 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 2 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. RESOLUÇÃO: a) Processo 1 ÐE = E oxi + E red ÐE = -1,36 + ( -0,24) = -1,60 V Processo 2 ÐE = 0,81 + 0,52 = 1,33 V b) Não espontâneo: ÐE < 0 Espontâneo: ÐE > 0 c) Deve ser fornecida energia para que a relação aconteça. No caso, a energia é fornecida aplicando-se a uma diferença de potencial. d) e) Invertendo a reação global do processo 2 mediante aplicação de uma diferença de potencial (ÐE ) superior a 1,33 V. 14) [PUC-2007] Considere os quatro dispositivos eletroquímicos que têm as seguintes associações da meia pilha: Cu / Cu com as meias pilhas Fe / Fe, Sn / Sn, Ni / Ni e Cd / Cd. Sendo dado os seguintes potenciais de redução, a 25 C: E (Cu / Cu) = + 0,34 V E (Fe / Fe) = - 0,44 V E (Sn / Sn) = - 0,14 V E (Ni / Ni) = - 0,25 V
E (Cd / Cd) = - 0,40 V Assinale o dispositivo que fornecerá o menor potencial. a) ferro. b) estanho. c) níquel. d) cádmio. RESPOSTA: B 15) [UNESP-2007] O hidrogênio molecular obtido na reforma a vapor do etanol pode ser usado como fonte de energia limpa em uma célula de combustível, esquematizada a seguir. Neste tipo de dispositivo, ocorre a reação de hidrogênio com oxigênio do ar, formando água como único produto. Escreva a semi-reação que acontece no compartimento onde ocorre a oxidação (anodo) da célula de combustível. Qual o sentido da corrente de elétrons pelo circuito elétrico externo? RESOLUÇÃO: A semi-reação que acontece no compartimento onde ocorre a oxidação (ânodo) da célula de combustível é a seguinte: H ë 2H + 2e. O fluxo de elétrons é do ânodo para o cátodo, então neste caso será do compartimento que contém hidrogênio (H ) para o compartimento que contém oxigênio (O ). 16) [UNESP-2007] Pode-se montar um circuito elétrico com um limão, uma fita de magnésio, um pedaço de fio de cobre e um relógio digital, como mostrado na figura. O suco ácido do limão faz o contato entre a fita de magnésio e o fio de cobre, e a corrente elétrica produzida é capaz de acionar o relógio. Dados: Mg + 2 e ë Mg(s) E = -2,36 V
2 H + 2 e ë H (g) E = 0,00 V Cu + 2 e ë Cu(s) E = + 0,34 V Com respeito a esse circuito, pode-se afirmar que: a) se o fio de cobre for substituído por um eletrodo condutor de grafite, o relógio não funcionará. b) no eletrodo de magnésio ocorre a semi-reação Mg(s) ë Mg + 2 e. c) no eletrodo de cobre ocorre a semi-reação Cu + 2 e ë Cu(s). d) o fluxo de elétrons pelo circuito é proveniente do eletrodo de cobre. e) a reação global que ocorre na pilha é Cu + Mg(s) ë Cu(s) + Mg. RESPOSTA: B 17) [UNIFESP-2007] A figura apresenta uma célula voltaica utilizada para medida de potencial de redução a 25 C. O eletrodo padrão de hidrogênio tem potencial de redução igual a zero. A concentração das soluções de íons H e Zn é de 1,00 mol/l. Utilizando, separadamente, placas de níquel e de cobre e suas soluções Ni e Cu, verificou-se que Ni e Cu apresentam potenciais padrão de redução respectivamente iguais a - 0,25 V e + 0,34 V. a) Escreva as equações de redução, oxidação e global e determine o valor do potencial padrão de redução do Zn. b) Para a pilha de Ni e Cu, calcule a ddp (diferença de potencial) e indique o eletrodo positivo. RESOLUÇÃO:
a) As equações de oxidação, redução e global são as seguintes: O valor do potencial padrão de redução do zinco é - 0,76 V (de acordo com a figura dada no enunciado). b) E RED Ni = - 0,25 V E RED Cu = + 0,34 V ÐE = E(maior) - E(menor) ÐE = + 0,34 -(- 0,25) = 0,59 V Como o potencial de redução do cobre é maior do que o do níquel, concluímos que o cobre reduz e o níquel oxida, então: Oxidação (ânodo): Ni ë Ni + 2e (Pólo negativo): eletrodo positivo. Redução (cátodo): Cu + 2e ë Cu (Pólo positivo): eletrodo negativo. 18) [UFMG-2007] Na figura, está representado um circuito elétrico formado por uma bateria conectada a uma lâmpada: A bateria é construída com placas de zinco e de cobre, entre as quais, são dispostas soluções aquosas de sulfato de zinco e de sulfato de cobre, embebidas em papel de filtro. Considerando-se o funcionamento dessa bateria, é INCORRETO afirmar que,
a) durante o funcionamento da bateria, energia química é convertida em energia elétrica. b) durante o funcionamento da bateria, íons são transformados em átomos neutros. c) se o circuito elétrico externo for fechado sobre a placa de zinco, a lâmpada não se acenderá. d) se o circuito elétrico externo for fechado sobre a placa de cobre, haverá passagem de íons Cu pelo fio. RESPOSTA: D 19) [PUCMG-2007] A fem da pilha galvânica constituída por um eletrodo de cádmio e um eletrodo de ferro é +0,04V. A reação global dessa pilha é Cd (aq) + Fe(s) ë Cd (s) + Fe (aq). Considerando-se que o potencial de redução do par redox Fe /Fe é -0,44 V, é CORRETO afirmar que o potencial de redução do par redox Cd /Cd é: a) - 0,48 V b) - 0,40 V c) + 0,40 V d) + 0,48 V RESPOSTA: B 20) [PUCMG-2007] Uma pilha que possua elétrodos de Cu e Zn, cujos potenciais de redução são dados a seguir, Zn + 2e ë Zn; E = - 0,76 V Cu + 2e ë Cu; E = + 0,34 V apresenta todas as características, EXCETO: a) A d.d.p é igual a + 1,10 V. b) O fluxo de elétrons é do elétrodo de Zn para o elétrodo de Cu. c) Há deposição de cobre metálico sobre o elétrodo de Cu. d) Há redução da concentração de íons Zn (aq). RESPOSTA: D 21) [FUVEST-2007] O cientista e escritor Oliver Sacks, em seu livro Tio Tungstênio, nos conta a seguinte passagem de sua infância: "Ler sobre [Humphry] Davy e seus experimentos estimulou-me a fazer diversos outros experimentos eletroquímicos... Devolvi o brilho às colheres de prata de minha mãe colocando-as em um prato de alumínio com uma solução morna de bicarbonato de sódio [NaHCOƒ]".
Pode-se compreender o experimento descrito, sabendo-se que - objetos de prata, quando expostos ao ar, enegrecem devido à formação de Ag O e Ag S (compostos iônicos). - as espécies químicas Na, AØ e Ag têm, nessa ordem, tendência crescente para receber elétrons. Assim sendo, a reação de oxirredução, responsável pela devolução do brilho às colheres, pode ser representada por: a) 3Ag + AØ ë 3Ag + AØ b) AØ + 3Ag ë AØ + 3Ag c) Ag + Na ë Ag + Na d) AØ + 3Na ë AØ + 3Na e) 3Na + AØ ë 3Na + AØ RESPOSTA: A 22) [UFLA-2006] Com a popularização de equipamentos eletrônicos que utilizam baterias (celulares, câmaras fotográficas, etc.), houve um grande aumento no consumo de baterias recarregáveis. A bateria de níquel-cádmio é a mais utilizada. A construção dessa bateria emprega uma pasta concentrada de KOH. As semi-reações dessa pilha são Cd(s) + 2OH (aq) ë Cd(OH) (s) + 2e 2Ni(OH)ƒ(s) + 2e ë 2Ni(OH) (s) + 2OH(aq) Como a reação é reversível, essa bateria pode ser facilmente recarregável. Porém, o cádmio é um metal altamente tóxico e pode causar sérios danos ao meio ambiente. Com relação às reações que ocorrem nas baterias, responda: a) Qual a reação global que ocorre durante a descarga de uma bateria de níquel-cádmio? b) A tensão de uma bateria de níquel-cádmio é constante em 1,4 V durante todo o uso. Como a tensão depende das concentrações iônicas internas da bateria, por que o potencial é constante? c) Para a substituição do cádmio nas baterias, emprega-se um hidreto metálico adequado (M-H) cuja semi-reação é (M-H)(s) + OH (aq) ë M(s) + H O( ) + e. Qual é a reação global para uma bateria de metal hidreto de níquel? RESOLUÇÃO: a) Cd + 2Ni(OH)ƒ ë Cd(OH) + 2Ni(OH) b) ÐE = E(maior) - E(menor), ou seja, o potencial depende do maior e do menor valor e estes valores são constantes. c) NiH + 2Ni(OH)ƒ ë Ni + 2H O + 2Ni(OH)
23) [UEL-2006] Amílcar de Castro, em sua obra, utilizou o ferro sem qualquer pintura ou proteção contra corrosão, para que pudesse ser observada a ação do tempo sobre a mesma. Com base nos conhecimentos sobre o tema, e correto afirmar: a) O ferro presente na obra sofreu um processo de redução pelo ganho de elétrons. b) O processo de deterioração e desacelerado pela ação da água proveniente da chuva. c) A proteção do ferro (Fe + 3e ë Fe, E³= - 0,04 V) presente na obra poderia ser realizada pela conexão desta com uma placa de cobre (Cu + e ë Cu, E³= + 0,52 V). d) O oxigênio atmosférico é fundamental no processo de corrosão do ferro. e) Sob as mesmas condições, a corrosão é mais rápida em uma peça de ferro maciço do que em uma de limalha, de mesma massa. RESPOSTA: D 24) [UEL-2006] Como uma alternativa menos poluidora e, também, em substituição ao petróleo estão sendo desenvolvidas células a combustível de hidrogênio. Nessas células, a energia química se transforma em energia elétrica, sendo a água o principal produto. A imagem a seguir mostra um esquema de uma célula a combustível de hidrogênio, com as respectivas reações.
Semi-reações: 2H + 2e Ï H (g) E = 0,00 V O (g) + 4H + 4e Ï 2H O (g) E = +1,23 V Reação Global H (g) + 1/2 O (g) Ï H O (g) ÐH = - 246,6 kj/mol de H O Com base na imagem, nas equações e nos conhecimentos sobre o tema, considere as afirmativas a seguir. I. No eletrólito, o fluxo dos íons H e do eletrodo alimentado com o gás hidrogênio para o eletrodo alimentado com o gás oxigênio. II. Na célula a combustível de hidrogênio, a energia química é produzida por duas substâncias simples. III. Durante operação da célula, são consumidos 2 mol de O (g) para a formação de 108 g de água. IV. A quantidade de calor liberado na formação de 1 mol de água, no estado líquido, é maior que 246,6 kj. Estão corretas apenas as afirmativas: a) I e II. b) II e III. c) III e IV. d) I, II e IV. e) I, III e IV. RESPOSTA: D 25) [UEG-2006] Observando a tira, responda:
a) Após inúmeras chuvas, os cavaleiros ingleses terão dificuldade para abrir seus elmos de ferro. Utilizando equações químicas, explique por quê. b) Suponha a seguinte situação: o elmo de um dos cavaleiros, o suserano, é adornado com rebites de ouro, enquanto o do outro, seu vassalo, com rebites de zinco. Curiosamente, após inúmeras chuvas, um dos elmos emperra mais que o outro. Explique o porquê. Potencial Padrão de Eletrodo Zn + 2e Ï Zn E = -0,76 V Fe + 2 e Ï Fe E = -0,44 V Au + 3e Ï Au E = +1,50 V RESOLUÇÃO: a) Porque o ferro oxida, reagindo com o oxigênio do ar, em ambiente úmido. 4 Fe (s) + 3 O (g) ë 2 Fe Oƒ (s) b) O elmo que emperra mais é o do suserano, já que o potencial padrão do ouro é de + 1,50 V; assim, o ferro oxida preferencialmente. Como o PPE do zinco é de -0,76 V, ele oxidará, preferencialmente, em relação ao ferro. 26) [UNIFESP-2006] A bateria primária de lítio-iodo surgiu em 1967, nos Estados Unidos, revolucionando a história do marcapasso cardíaco. Ela pesa menos que 20 g e apresenta longa duração, cerca de cinco a oito anos, evitando que o paciente tenha que se submeter a freqüentes cirurgias para trocar o marca-passo. O esquema dessa bateria é representado na figura. Para esta pilha, são dadas as semi-reações de redução: Li + e ë Li E = - 3,05 V I + 2 e ë 2I E = + 0,54 V
São feitas as seguintes afirmações sobre esta pilha: I. No ânodo ocorre a redução do íon Li. II. A ddp da pilha é + 2,51 V. III. O cátodo é o polímero/iodo. IV. O agente oxidante é o I. São corretas as afirmações contidas apenas em a) I, II e III. b) I, II e IV. c) I e III. d) II e III. e) III e IV. RESPOSTA: E 26) [UFRJ-2OO6] Plataformas de petróleo, navios e outras estruturas metálicas que ficam em contato permanente com a água do mar estão sempre sujeitas à corrosão. Uma das formas utilizadas para proteger estruturas de aço submersas consiste em prender uma placa de metal na estrutura, conforme ilustra a figura a seguir Utilizando o conceito de pilha e os potenciais de redução dados, identifique o metal que pode ser usado na placa, representando a pilha formada. Considere que a estrutura do aço não sofre corrosão. RESOLUÇÃO: A pilha formada é: Zn (s)/zn (aq)//h (aq)/h (aq) 27) [FGV-2OO6] Ao longo da história, as fontes não renováveis têm sido responsáveis pela maior parte do abastecimento mundial de energia. Como solução para a demanda energética, o hidrogênio representa a primeira fonte de energia universal, pois
apesar de não existir na natureza na forma elementar, ele é o elemento mais abundante do universo e pode ser obtido de diversas matérias-primas, que são convertidas usando energia de fontes que vão desde a luz solar, força dos ventos, queda d'água ou mesmo energia nuclear. O gás metano, CH, oriundo do gás natural ou de biogás, pode ser transformado em hidrogênio por um processo chamado reforma com vapor d'água, que consiste na reação do gás metano com vapor de água, na presença de um catalisador, produzindo os gases H e CO. O hidrogênio pode ser armazenado ou transportado para ser convertido em energia, a partir da reação com o oxigênio do ar, em dispositivos chamados células a combustível que geram, além de energia elétrica, água e calor. A figura representa um tipo de célula a combustível. As células a combustível já existem e são empregadas para fins móveis em automóveis e ônibus, para fins estacionários, como geradores elétricos para residências e também para fins portáteis, como baterias para telefones celulares. Sobre o funcionamento da célula a combustível, são feitas as seguintes afirmações: I. Forma-se água no ânodo. II. O gás oxigênio é o agente redutor. III. Os elétrons transitam do ânodo para o cátodo. IV. O hidrogênio é introduzido no pólo negativo. É correto o que se afirma apenas em a) I e IV. b) II e III. c) III e IV. d) I, II e IV. e) I, III e IV. RESPOSTA: C
28) [FATEC-2005] Uma espiral feita de cobre, de massa igual a 2, 73 g, foi imersa em solução de nitrato de prata, AgNOƒ, sendo assim mantida por um período de 48 horas. A tabela a seguir contém as observações registradas após ter decorrido esse tempo. Dados: Massas molares (g/mol): Ag - 108; Cu - 63 E [Ag (aq) ë Ag(s)] = + 0,80 V E [Cu (aq) ë Cu(s)] = + 0,34 V A análise dos dados registrados conduz às seguintes afirmações: I. A cor azul da solução final indica presença de íons de cobre (II), provenientes da transformação Cu(s) ë Cu + (aq) + 2e. II. O depósito de prata deve-se à oxidação dos íons Ag assim representada: Ag (aq) ë Ag(s) +1e. III. A tendência dos íons prata em se reduzir é maior do que a dos íons cobre (II). IV. A razão molar Cu oxidado / Ag formada é 1 mol de Cu / 2 mol de Ag É correto o que se afirma apenas em a) I. b) II e IV. c) I, II e IV. d) II e III. e) I, III e IV. RESPOSTA: E 29) [UEL-2005] Um joalheiro possui uma barra metálica constituída de uma liga ouro-cobre. Desejando separar e quantificar os dois metais, solicitou a um químico que realizasse os procedimentos necessários. Para a separação e
quantificação de cada um dos metais desta barra, utilizando os reagentes em quantidades estequiométricas, foram realizados os seguintes procedimentos: Dados: Massas molares (g/mol): H=1; N=14; O=16; Cu=64; Zn=65; Au=197 Com base na tabela de potenciais de redução a seguir, o zinco em pó, utilizado na etapa 3, poderia ser substituído com sucesso por: Semi-reação Mg + 2e Ï Mg E (V) -2,40 Al + 3e Ï Al -1,66 Zn + 2e Ï Zn -0,76 Cu + 2e Ï Cu Fe + 1e Ï Fe +0,34 +0,77 Ag + 1e Ï Ag +0,80 Br + 2e Ï 2Br +1,09 a) Mg ou Al b) Al ou Cu c) Mg ou Cu d) Fe ou Ag e) Br ou Ag RESPOSTA: A 30) [UNESP-2005] Pilhas recarregáveis, também denominadas células secundárias, substituem, com vantagens para o meio ambiente, as pilhas comuns descartáveis. Um exemplo comercial são as pilhas de níquel-cádmio (Nicad), nas quais, para a produção de energia elétrica, ocorrem os seguintes processos:
I. O cádmio metálico, imerso em uma pasta básica contendo íons OH (aq), reage produzindo hidróxido de cádmio (II), um composto insolúvel. II. O hidróxido de níquel (III) reage produzindo hidróxido de níquel (II), ambos insolúveis e imersos numa pasta básica contendo íons OH (aq). a) Escreva a semi-reação que ocorre no ânodo de uma pilha de Nicad. b) Uma TV portátil funciona adequadamente quando as pilhas instaladas fornecem uma diferença de potencial entre 12,0 e 14,0 V. Sabendo-se que E³ (Cd, Cd) = - 0,81 V e E³ (Ni, Ni ) = + 0,49 V, nas condições de operação descritas, calcule a diferença de potencial em uma pilha de níquel-cádmio e a quantidade de pilhas, associadas em série, necessárias para que a TV funcione adequadamente. RESOLUÇÃO: a) Cd (s) + 2OH(aq) ë Cd (OH) (s) + 2e b) ÐE = (+ 0,49 V) - (- 0,81 V) = 1,3 V Para a TV funcionar com uma d.d.p entre 12,0 e 14,0 V: 12,0 V < 13,0 V < 14,0 V; precisamos de 10 1,3 V = 13,0 V, ou seja, de dez pilhas associadas em série. 31) [UNICAMP-2005] Câmeras fotográficas, celulares e computadores, todos veículos de comunicação, têm algo em comum: pilhas (baterias). Uma boa pilha deve ser econômica, estável, segura e leve. A pilha perfeita ainda não existe. Simplificadamente, pode-se considerar que uma pilha seja constituída por dois eletrodos, sendo um deles o ânodo, formado por um metal facilmente oxidável, como ilustrado pela equação envolvendo o par íon / metal: M = Mn + n e A capacidade eletroquímica de um eletrodo é definida como a quantidade teórica de carga elétrica produzida por grama de material consumido. A tabela a seguir mostra o potencial padrão de redução de cinco metais que poderiam ser utilizados, como anodos, em pilhas:
a) Considere para todas as possíveis pilhas que: o catodo seja sempre o mesmo, a carga total seja fixada num mesmo valor e que a prioridade seja dada para o peso da pilha. Qual seria o metal escolhido como ânodo? Justifique. b) Considerando-se um mesmo catodo, qual seria o metal escolhido como anodo, se o potencial da pilha deve ser o mais elevado possível? Justifique. RESOLUÇÃO: a) Para a liberção de 1 mol de elétrons, teremos: Ag ë Ag + e 108g 1 mol Ni ë Ni + 2e 58g 2 mol 29g 1 mol Cd ë Cd + 2e 112g 2 mol 56g 1 mol Cr ë Cr + 3e 52g 3 mol 17,3g 1 mol Zn ë Zn + 2e 65g 2 mol 32,5g 1 mol A menor massa observada é 17,3 g, logo o anodo é o cromo. b) O metal escolhido deve ser o zinco, pois o potencial da pilha ser o mais elevado possível e o zinco apresenta menor potencial de redução: ÐE(pilha) = E(catodo) - E(anodo) = E(catodo) + 0,76V. 32) [UFU-2005] Observe a tabela a seguir: Considerando os potenciais padrão apresentados acima, a combinação sugerida que não produz uma reação química apreciável, em condições ordinárias, é a) cobre metálico + solução de sulfato de níquel.
b) zinco metálico + solução de sulfato de cobre (II). c) solução de cloreto de estanho (II) + solução de cloreto de mercúrio (II). d) chumbo metálico + solução de nitrato de prata. RESPOSTA: A 33) [UFG-2OO5] Observe o mapa, a seguir: a) Escolha um par redox, entre os metais encontrados no estado de Goiás, e escreva uma equação química que represente a reação que ocorre em uma pilha construída com esses metais. b) Qual metal, entre os encontrados no estado de Goiás, é utilizado para a produção de energia elétrica em grande escala? Explique. RESOLUÇÃO:
a) Metais possíveis: Sn, Au, Ni, Zn, Ti, Cr, Ca, Nb, Cu e U. Zn + 2e ë Zn Cu ë Cu + 2e ÐE = - 0,76 ÐEo = - 0,34 Zn + Cu ë Cu + Zn ddp = 1,1 V b) O urânio. O urânio e o único metal, entre os encontrados no estado de Goiás, que pode ser utilizado em reações de fissão nuclear, em usinas de geração de energia elétrica de grande porte. 34) [ITA-2005] Dois copos (A e B) contêm solução aquosa 1 mol L em nitrato de prata e estão conectados entre si por uma ponte salina. Mergulha-se parcialmente um fio de prata na solução contida no copo A, conectando-o a um fio de cobre mergulhado parcialmente na solução contida no copo B. Após certo período de tempo, os dois fios são desconectados. A seguir, o condutor metálico do copo A é conectado a um dos terminais de um multímetro, e o condutor metálico do copo B, ao outro terminal. Admitindo que a corrente elétrica não circula pelo elemento galvânico e que a temperatura permanece constante, assinale a opção que contém o gráfico que melhor representa a forma como a diferença de potencial entre os dois eletrodos (ÐE=EÛ-E½) varia com o tempo. RESPOSTA: B 35) [UFV-2004] O esquema adiante representa uma pilha comum, dessas utilizadas em aparelhos elétricos como rádios, brinquedos, etc. Quando a pilha está em uso, ocorre a reação química representada pela equação a seguir, resultando na produção de corrente elétrica. Zn + 2NH + 2MnO ë 2MnO(OH) + Zn + 2NHƒ Em função das informações dadas, assinale a alternativa CORRETA:
a) O N do NH sofre redução. b) Com o uso da pilha, a massa do copo de zinco aumenta. c) O MnO é oxidado pelo Zn. d) O zinco se oxida e o manganês se reduz. e) No MnO(OH) o estado de oxidação do manganês é +2. RESPOSTA: D 36) [UFU-2004] Considere as semi-reações com seus respectivos potenciais de redução. Fe (aq) + e Ï Fe (aq) E = +0,77 volt. Cr O (aq)+14h (aq) + 6eÏ2Cr (aq)+7h O E = +1,33 volt. É INCORRETO afirmar que a) a reação entre Fe (aq) e Cr O (aq) em meio ácido é espontânea. b) a variação do número de oxidação é igual a 6 por átomo de Cr e igual a 1 por átomo de Fe. c) Cr O em meio ácido é um agente oxidante. d) na semi-reação de redução o Fe é uma espécie que sofreu oxidação. RESPOSTA: B 37) [UFSM-2004] O desenvolvimento da tecnologia para a produção de celas de combustível está tendo um grande crescimento, com a fabricação de veículos de "emissão zero", isto é, não-poluentes. As celas de combustível de hidrogênio são as mais utilizadas, pois têm como único produto a água:
2 H (g) + O (g) ë 2 H O(Ø) Os potenciais-padrão das semi-reações da cela, a 25 C, são 2 H (g) ë 4H (aq) + 4e = 0,0V O (g) + 4H (aq) + 4e ë 2 H O(Ø) = + 1,23V Para ser gerada energia a partir da cela de combustível, assinale a alternativa correta. a) O O, é o agente redutor e o H, é o agente oxidante. b) O hidrogênio se oxida no cátodo. c) O potencial-padrão da cela é + 1,23V, o que indica que seu funcionamento é espontâneo. d) No final de um determinado tempo de reação, há aumento da concentração de O e H. e) Na geração de energia, a concentração de água diminui. RESPOSTA: C 38) [UFSCAR-2004] A pilha seca, representada na figura, é uma célula galvânica com os reagentes selados dentro de um invólucro. Essa pilha apresenta um recipiente cilíndrico de zinco, com um bastão de carbono no eixo central. O eletrólito é uma mistura pastosa e úmida de cloreto de amônio, óxido de manganês(iv) e carvão finamente pulverizado. As equações das reações envolvidas na pilha são: 2MnO (s) + 2NH (aq) + 2e ë ë Mn Oƒ(s) + 2NHƒ(aq) + H O (l) Zn(s) ë Zn (aq) + 2e Considere as seguintes afirmações sobre a pilha seca: I. O recipiente de zinco é o ânodo.
II. Produz energia através de um processo espontâneo. III. O NH sofre redução. IV. Os elétrons migram do ânodo para o cátodo através do eletrólito. Está correto apenas o que se afirma em a) I, II e III. b) II, III e IV. c) I e II. d) I e IV. e) II e III. RESPOSTA: C 39) [UFRRJ-2004] Observe o quadro a seguir. Para estocar uma solução contendo cloreto de níquel, um técnico realizou experiências até encontrar um recipiente apropriado. a) Os recipientes utilizados nos testes foram de ferro, chumbo, zinco e de manganês. Que testes o técnico realizou? Justifique sua resposta. b) Sabendo-se que o potencial de redução do níquel [E red(ni /Ni) = - 0,25 Volts], a que conclusões o técnico chegou, quanto aos recipientes? Justifique sua resposta. RESOLUÇÃO: a) Os recipientes apropriados são aqueles que não reagem com os ions Ni da solução, assim não haverá corrosão do recipiente e contaminação da solução guardada nele.
Os testes realizados devem comparar o potencial de redução dos metais envolvidos que deverão apresentar um valor maior do que o potencial de redução do níquel para não haver corrosão e contaminação. b) Conclusões do técnico: - 0,44 V (Fe) < - 0,25 V (Ni): não apropriado. - 0,13 V (Pb) > - 0,25 V (Ni): apropriado. - 0,76 V (Zn) < - 0,25 V (Ni): não apropriado. - 1,18 V (Mn) < - 0,25 V (Ni): não apropriado. Apenas o recipiente de chumbo será adequado para guardar a solução contendo cloreto de níquel. 40) [UFC-2004] As estátuas de metal, em geral confeccionadas em cobre metálico, apresentam coloração típica. Com o passar do tempo, todavia, observa-se o aparecimento de uma coloração verde que é atribuída ao produto da reação de oxidação do cobre pelo ar. Considerando que tintas protetoras contendo metal podem funcionar como ânodo de sacrifício e conhecendo-se o valor do potencial padrão de redução da reação Cu + 2e ë Cu; E = + 0,34 V, analise a tabela a seguir. Considerando somente as informações contidas na questão, assinale a alternativa que apresenta a tinta mais eficaz na proteção de uma estátua de cobre. a) Tinta I b) Tinta II c) Tinta III d) Tinta IV e) Tinta V RESPOSTA: E