Questões Sobre Eletroquímica - Química - 2º ano do ensino médio

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1) Uma das principais contribuições tecnológicas da Química para o nosso dia-a-dia são as baterias utilizadas, por exemplo, nos aparelhos portáteis. Essas baterias são células eletroquímicas. Na bateria de níquelcádmio(nicad) ocorre a reação: Cd(s) + 2 Ni(OH)3(s) → Cd(OH)2(s) + 2 Ni(OH)2(s) O potencial de célula da bateria é de 1,25V e a constante de Faraday é 96500 C.mol-1. A energia livre da reação em C.V.mol-1 (C.V = 1J) é

Uma das principais contribuições tecnológicas da Química para o nosso dia-a-dia são as baterias utilizadas, por exemplo, nos aparelhos portáteis. Essas baterias são células eletroquímicas. Na bateria de níquelcádmio(nicad) ocorre a reação:

Cd(s) + 2 Ni(OH)₃(s) → Cd(OH)₂(s) + 2 Ni(OH)₂(s)

O potencial de célula da bateria é de 1,25V e a constante de Faraday é 96500 C.mol^-1. A energia livre da reação em C.V.mol^-1(C.V = 1J) é

A) + 4,82 x 10⁵.
B) + 1,21 x 10⁵.
C) – 1,21 x 10⁵.
D) – 2,42 x 10⁵.
E) – 3,62 x 10⁵.

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A alternativa correta é letra D

Primeiramente, devemos analisar as semi-reações de redução e de oxidação:

Cd + 2 OH^- → Cd(OH)₂ + 2 e^-

2 Ni(OH)₃ + 2 e^- → 2 Ni(OH)₂(s) + 2 OH^-

Podemos resolver esta questão por análise dimensional:

1, 25 V \cdot \frac{96.500 C}{1 m o l é} \cdot \frac{2 m o l d e é}{1 m o l d e C d} = 2, 4 \cdot 10^{5} \frac{C \cdot V}{m o l}

Como o processo da pilha é um processo espontâneo, o valor do ΔG será negativo e, portanto:

ΔG = - 2,4 . 10⁵ C . V / mol

Se preferir, pode usar a fórmula do ΔG:

ΔG = - n.F. ΔE

onde n = n° de elétrons

F = constante de Faraday

ΔE = potencial da célula.

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2) (PUCRS) A quantidade de peróxido de hidrogênio em água oxigenada pode ser determinada por titulação com permanganato de potássio conforme a equação 2KMnO4 + 5H2O2 + 3H2SO4 → 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O + 5O2 Pela análise da equação, é correto afirmar que

(PUCRS) A quantidade de peróxido de hidrogênio em água oxigenada pode ser determinada por titulação com permanganato de potássio conforme a equação

2KMnO₄ + 5H₂O₂ + 3H₂SO₄ → 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O + 5O₂

Pela análise da equação, é correto afirmar que

A) o H₂O₂ é o agente oxidante.
B) o H₂SO₄ sofre oxidação.
C) o NOX do manganês no permanganato de potássio é + 5.
D) o NOX do oxigênio varia de -1 a 0.
E) o KMnO₄ é o agente redutor.

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A alternativa correta é letra D

O Número de Oxidação (Nox) é a tendência de variação do número de elétrons dos elementos, perda ou ganho, no fenômeno da estabilidade química. Determinando-se o Nox de cada um dos elementos, nota-se que a variação do Nox do Mn vai de +7 para +2; e do oxigênio vai de -1 para 0. Dessa forma, o manganês reduz e o oxigênio oxida. Portanto, a resposta correta é a alternativa D.

3) A princípio, qualquer reação de oxirredução pode ser usada para gerar corrente elétrica, desde que os processos de redução e oxidação ocorram em compartimentos separados, interligados externamente por um material condutor de elétrons e, internamente, por um condutor de íons (ponte salin

A). Esse dispositivo é, genericamente, denominado pilha. Abaixo estão relacionadas cinco reações que ocorrem espontaneamente a 25°C.

I. 2 H_2(g) + O_2(g) → 2 H₂O_(l)
II. ZnCl_2(aq) + Pb(NO₃)_2(aq) → PbCl_2(s) + Zn(NO₃)_2(aq)
III. Cu²⁺_(aq) + Zn_(s) → Cu_(s) + Zn²⁺_(aq)
IV. Pb_(s) + PbO_2(s) + 2 H₂SO_4(aq) → 2 PbSO_4(s) + 2 H₂O_(l)
V. 2 NaOH_(aq) + H₂SO_4(aq) → Na₂SO_4(aq) + 2 H₂O_(l)

Podem ser aplicadas em dispositivos para gerar corrente elétrica as reações

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A alternativa correta é letra C

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4) 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 O²⁺
C) B para A e o círculo • representa o íon O^2–
D) A para B e o círculo • representa o íon O²⁺

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A alternativa correta é letra A

Segundo o esquema apresentado verifica-se que em B ocorre a oxidação de H₂:

H₂ → 2 H⁺ + 2 e^–

de onde partem os elétrons. Em A ocorre a redução do O₂:

½ O₂ + 2 e^– → O₂^–

onde chegam os elétrons. Com isso conclui-se que o fluxo de elétrons é de B para A e a corrente elétrica contrária ao fluxo, de A para B. Portanto, a resposta correta é a alternativa A.

5) Considere os seguintes dados sobre potenciais padrão de eletrodo:

Se uma lâmina de cobre puro for mergulhada em uma solução ácida de cloreto de ferro (III), a 1 mol/L nas condições-padrão, haverá, num primeiro momento,

A) dissolução do cobre da lâmina
B) formação de cloro gasoso
C) liberação de hidrogênio gasoso
D) depósito de ferro metálico
E) formação de mais íons cloreto

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A alternativa correta é letra A

As semi-reações, que ocorrem do cobre puro em uma solução ácida de cloreto de ferro(III), são as seguintes:
Cu(s) → Cu²⁺(aq) + 2e^–E_oxi = – 0,36V
2Fe³⁺(aq) + 2e^– → 2Fe²⁺(aq) Er_ed = +0,77V
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
Cu(s) + 2Fe³⁺(aq) → Cu²⁺(aq) + 2Fe²⁺(aq) ΔE = + 0,41V

Durante este processo, o potencial utilizado foi positivo, ou seja, ΔE > 0, indicando que a reação é espontânea.

Como o processo é espontâneo, a lâmina de cobre sofre oxidação (perda de elétrons) e o produto gerado desta oxidação (Cu²⁺) é dissolvido na solução ácida de cloreto de ferro (III). Portanto, a alternativa correta é a letra A.

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6) O conhecimento dos potenciais-padrão permite que se façam previsões quanto à espontaneidade de algumas reações químicas.

Considere as semirreações:

Cr₂O₇^2–_(aq) + 14H⁺_(aq) + 6 e^– → 2Cr³⁺_(aq) + 7H₂O_(l)

E⁰ = +1,33 V

ClO₄^–_(aq) + 2H⁺_(aq) + 2 e^– → ClO₃^–_(aq) + H₂O_(l)

E⁰ = +1,23 V

Com base nessas informações, é correto afirmar que a oxidação do íon crômio (III) com o íon perclorato, em meio ácido, é uma reação:

A) espontânea, com ΔE⁰ = +0,10 V.
B) espontânea, com ΔE⁰ = +2,36 V.
C) não espontânea, com ΔE⁰ = +0,10 V.
D) não espontânea, com ΔE⁰ = –0,10 V.
E) não espontânea, com ΔE⁰ = –2,36 V.

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A alternativa correta é letra D

Sabendo que reações de oxirredução são espontâneas quando apresentam valores positivos de ΔE⁰, devemos avaliar este valor para a reação proposta na questão. Vamos inverter a primeira reação:

2 {Cr}^{3 +}_{(aq)} + 7 H_{2} O_{(l)} \to {Cr}_{2} O_{7}^{2 -} + 14 {H^{+}}_{(aq)} + 6 e^{-} E^{0} = - 1, 33 V

Agora vamos multiplicar a segunda reação por três:

3 {ClO}_{4}^{+}_{(aq)} + 6 {H^{+}}_{(aq)} + 6 e^{-} \to 3 {ClO}_{3}^{-} + 3 H_{2} O_{(l)} E^{0} = + 1, 23 V

E então, vamos somá-las:

2 {Cr}^{3 +} (aq) + 3 {ClO}_{4}^{-}_{(aq)} + 4 H_{2} O_{(l)} \to {Cr}_{2} {O_{7}^{2 -}}_{(aq)} + 3 {ClO}_{3}^{-}_{(aq)} + 8 {H^{+}}_{(aq)}

Calculando o ΔE⁰ para a reação global acima, temos:

ΔE⁰= –1,33 V + 1,23 V = –0,10 V

Pelo valor acima, temos uma reação não espontânea. Portanto, a resposta correta é a alternativa D.

7) 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 [NaHCO3].”

Pode-se compreender o experimento descrito, sabendo-se que

Assim sendo, a reação de oxidorredução, responsável pela devolução do brilho às colheres, pode ser representada por:

A) 3Ag⁺ + Al⁰ → 3Ag⁰ + Al³⁺
B) Al³⁺ + 3Ag⁰ → Al⁰ + 3Ag⁺
C) Ag⁰ + Na⁺ → Ag⁺ + Na⁰
D) Al⁰ + 3Na⁺ → Al³⁺ + 3Na⁰
E) 3Na⁰ + Al³⁺ → 3Na⁺ + Al⁰

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A alternativa correta é letra A

Com base nos dados fornecidos, verifica-se que os íons prata têm o maior potencial de redução, ou seja, recebe elétrons facilmente. Logo, os elétrons da reação vem, obrigatóriamente ou do Al ou do Na.

Sabemos também, devido ao enunciado, que é a prata em sua forma de óxido ou sulfeto que dá a coloração negra ao objeto. Para devolver o brilho, temos portanto que obter a prata na sua forma Ag⁰

A alternativa correta é a A

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8) Leia o texto a seguir. O surgimento da câmera fotográfica digital favoreceu o consumo descartável de imagens, mantendo, ainda assim, a preocupação em preservar as fotos baseadas nos processos de captura e revelação com prata. Um dos fatores mais _ para esse tipo de fotografia é provocado pela combinação de alta umidade relativa do ar e presença de gases como ozônio, pois favorecem a oxidação dos , que formam as imagens, , que _______ para a formação da imagem.

(Adaptado de:<http://www.lupa.com.pt/site/index2.php?cont_cont=ver2&id=325&tem+169>. Acesso em: 14 abr. 2012.)

Com base no enunciado, considere as afirmativas a seguir.

A) danosos; grãos de prata (prata metálic

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A alternativa correta é letra B

A preservação da qualidade de fotografias baseadas nos processos de captura e revelação com prata depende do estado de oxidação do elemento metálico.
Dessa forma, a combinação de alta umidade relativa do ar e a presença de gases, como o ozônio, favorecem a oxidação dos grãos de prata (prata metálica) reduzidos em íons de prata. Esse processo químico é danoso à fotografia e não contribui para a imagem.

9) Deseja-se armazenar uma solução de NiCl2, cuja concentração é de 1 mol/L a 25°C, e para isso dispõe-se de recipientes de:

I. cobre.

II. lata comum (revestimento de estanho).

III. ferro galvanizado (revestimento de zinco).

IV. ferro.

Dados os potenciais-padrão de redução:

Zn²⁺(aq) + 2e^– ↔ Zn(s) – 0,76V

Fe²⁺(aq) + 2e^– ↔ Fe(s) – 0,44V

Ni²⁺(aq) + 2e^– ↔ Ni(s) – 0,25V

Sn²⁺(aq) + 2e^– ↔ Sn(s) – 0,14V

Cu²⁺(aq) + 2e^– ↔ Cu(s) + 0,34 V

a solução de NiCl₂ poderá ser armazenada, sem que haja a redução dos íons Ni²⁺ da solução, nos recipientes

A) I e II, apenas.
B) I, II e IV, apenas.
C) III e IV, apenas.
D) I, III e IV, apenas.
E) I, II, III e IV.

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A alternativa correta é letra A

Para que um determinado íon reduza espontaneamente, o seu potencial padrão de redução deve ser maior do que o potencial padrão dos outros elementos presentes. No caso do níquel, seu potencial de redução é menor do que os potenciais do estanho e do cobre, ou seja, nesses recipientes, ele não sofrerá a redução, enquanto nos recipientes de ferro e zinco ele sofrerá redução. Sendo assim, a alternativa que melhor representa o resultado encontrado é a de letra A.

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10) Considere a tabela de potencial padrão de redução a seguir. Semi-reação E0 (red) / V Al3+ + 3 e- → Al – 1,66 Zn2+ + 2 e- → Zn – 0,76 Fe2+ + 2 e- → Fe – 0,44 Sn2+ + 2 e- → Sn – 0,14 Cu2+ + 2 e- → Cu + 0,34 Ag+ + 1 e- → Ag + 0,80 Os cascos de navios, normalmente feitos de ferro, são protegidos da corrosão mediante a colocação de “metais de sacrifício”, ou seja, metais que sofrem preferencialmente a corrosão. Com base no exposto acima, é correto afirmar:

Considere a tabela de potencial padrão de redução a seguir.

Semi-reação E0 (red) / V

Al³⁺ + 3 e^– → Al – 1,66

Zn²⁺ + 2 e^– → Zn – 0,76

Fe²⁺ + 2 e^– → Fe – 0,44

Sn²⁺ + 2 e^– → Sn – 0,14

Cu²⁺ + 2 e^– → Cu + 0,34

Ag⁺ + 1 e^– → Ag + 0,80

Os cascos de navios, normalmente feitos de ferro, são protegidos da corrosão mediante a colocação de “metais de sacrifício”, ou seja, metais que sofrem preferencialmente a corrosão.

Com base no exposto acima, é correto afirmar:

A) A corrosão ocorre porque o oxigênio é oxidado e o ferro se transforma em Fe(O
B)₃.
C) O “metal de sacrifício” deve ter um potencial padrão de redução menor que o do metal que se deseja proteger.
D) O “metal de sacrifício” deve ser um redutor mais fraco que o ferro.
E) O “metal de sacrifício” atua doando elétrons como se fosse o cátodo de uma pilha.

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A alternativa correta é letra B

A corrosão é baseada na degradação do material devido à reação de oxirredução, em que o material corroído oxida.

A utilização do ânodo de sacrifício está baseada no princípio de que o material escolhido se oxidará no lugar do que deseja-se proteger, ou seja, o ânodo de sacrifício apresenta um menor potencial padrão de redução que o do material protegido.

Assim, a resposta correta é a alternativa B.

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