Prévia do material em texto
156 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com ELETROQUÍMICA - ELETRÓLISE Exercícios de Aprendizagem 1. (Unitau) Assinale a alternativa incorreta: a) Eletrólise ígnea é a reação química provocada pela passagem de corrente elétrica através de um composto iônico fundido. b) Eletrólise aquosa é a reação química provocada pela passagem de corrente elétrica por meio de uma solução aquosa de um eletrólito. c) Com a eletrólise podemos produzir substâncias na indústria química como a soda cáustica e hipocloritos. d) A ddp negativa indica que a reação é espontânea e que poderá ser usada para gerar corrente elétrica. e) Na eletrólise de uma solução aquosa de KI, o íon iodeto, quando volta a ser átomo, perde um elétron. 2. (Unesp) O íon magnésio está presente na água do mar em quantidade apreciável. O íon Mg£® é precipitado da água do mar como hidróxido, que é convertido a cloreto por tratamento com ácido clorídrico. Após evaporação da água o cloreto de magnésio é fundido e submetido à eletrólise. a) Escrever as equações de todas as reações que ocorrem. b) Quais os produtos da eletrólise e seus estados físicos? 3. (Fuvest) Michael Faraday (1791-1867), eletroquímico cujo 2 o centenário de nascimento se comemora este ano, comentou que "uma solução de iodeto de potássio e amido é o mais admirável teste de ação eletroquímica" pelo aparecimento de uma coloração azul, quando da passagem de corrente elétrica sobre o iodeto. a) Escreva a equação que representa a ação da corrente elétrica sobre o iodeto. b) Em que pólo surge a coloração azul? Justifique sua resposta. 04. (Ufscar) A figura apresenta a eletrólise de uma solução aquosa de cloreto de níquel (II), NiCØ‚. São dados as semi-reações de redução e seus respectivos potenciais: CØ‚(g) + 2e ë 2CØ(aq) E¡ = + 1,36 V Ni£®(aq) + 2e- ë Ni(s) E¡ = - 0,24 V a) Indique as substâncias formadas no ânodo e no cátodo. Justifique. b) Qual deve ser o mínimo potencial aplicado pela bateria para que ocorra a eletrólise? Justifique. 5. A eletrólise de AgF(aq) em um meio ácido leva à formação de prata metálica e gás oxigênio. (a) Escreva a semi-reação que ocorre em cada eletrodo. (b) Calcule a fem externa mínima necessária para que esse processo ocorra sob condições-padrão. 6. (Uece) A questão a seguir é uma aplicação das leis da eletrólise formuladas por Michael Faraday (1791– 1867), químico, físico e filósofo inglês. Três células eletrolíticas, contendo, respectivamente, uma solução com íons de prata (Ag+), uma solução com íons de Cu2+ e uma solução com íons de Au3+, estão conectadas em série. Depois de algum tempo, se depositam 3,68 g de prata metálica na célula que contém íons de Ag+. Ao final, as massas de cobre e de ouro depositadas serão, respectivamente: (A) 0,27 g e 0,66 g (B) 0,54 g e 1,12 g (C) 1,08 g e 2,24 g (D) 2,16 g e 4,48 g 7. (Uece) O cloreto de bário é um pó branco que, inalado, pode causar lesões no cérebro e desordem intestinal. A eletrólise ígnea do BaCl2, cuja reação global é Ba2+(l) + 2 Cl–(l) Ba(l) + Cl2(g), quando se utiliza uma corrente elétrica se 0,80A durante 30 min, produz, 157 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com aproximadamente: (A) 1,0 g de bário (B) 2,0 g de bário (C) 3,2 g de cloro (D) 5,6 g de cloro 8. (Fuvest) Com a finalidade de niquelar uma peça de latão, foi montado um circuito, utilizando-se fonte de corrente contínua, como representado na figura. No entanto, devido a erros experimentais, ao fechar o circuito, não ocorreu a niquelação da peça. Para que essa ocorresse, foram sugeridas as alterações: I. Inverter a polaridade da fonte de corrente contínua. II. Substituir a solução aquosa de NaCØ por solução aquosa de NiSO„. III. Substituir a fonte de corrente contínua por uma fonte de corrente alternada de alta frequência. O êxito do experimento requereria apenas a) a alteração I. b) a alteração II. c) a alteração III. d) as alterações I e II. e) as alterações II e III 9. (Ita) Uma solução aquosa de NiSO„ é eletrolisada numa célula com eletrodos de platina, mediante a passagem de uma corrente elétrica constante de 268mA, durante 1,0 hora. No cátodo, além da eletrodeposição de níquel, foi observada a formação de 11,2mL (CNTP) de um certo gás. Assinale a opção que apresenta a razão percentual CORRETA entre a carga elétrica utilizada para a eletrodeposição de níquel e a carga elétrica total que circulou pelo sistema: a) 10 b) 25 c) 50 d) 75 e) 90 10. (Ita) Faça um desenho esquemático de uma célula eletrolítica contendo uma solução aquosa de sulfato de cobre (II), provida de um catodo de cobre e de um anodo de platina, por onde passa corrente elétrica. Nesse esquema ou abaixo dele, conforme o caso, marque as indicações e respostas solicitadas nos itens de "a" até "f", descritas a seguir: a) o sinal do polo da fonte que deve estar ligado ao catodo, b) o sentido do fluxo de elétrons na fiação metálica, c) o sentido do fluxo dos cátions no eletrólito, d) escreva a equação química para a "meia-reação" catódica, e) escreva a equação química para a "meia-reação" anódica, f) o total de íons de cobre na solução aumenta, diminui ou permanece constante durante a eletrólise? Por quê? ELETROQUÍMICA - ELETRÓLISE Exercícios de Fixação 1. (Uern 2015) Para cromar uma chave, foi necessário montar uma célula eletrolítica contendo uma solução aquosa de íon de cromo 2(Cr ) e passar pela célula uma corrente elétrica de 15,2A. Para que seja depositada na chave uma camada de cromo de massa igual a 0,52 grama, o tempo, em minutos, gasto foi de, aproximadamente: (Considere a massa atômica do Cr 52 g / mol; 1F 96.500 C) a) 1. b) 2. c) 63. d) 127. 2. (Uece 2015) Duas células galvânicas ligadas em série contêm, respectivamente, íons 2Cu e 3Au . No cátodo da primeira são depositados 0,0686 g de cobre. A massa de ouro que será depositada, ao mesmo tempo, no cátodo da outra célula, em gramas, será, aproximadamente, a) 0,140. b) 0,280. c) 0,430. d) 0,520. 3. (Uem 2015) Assinale o que for correto. 01) A eletrólise é um processo espontâneo em que o cátion doa elétrons e o ânion recebe elétrons. 02) Para efetuar o processo de eletrólise é necessário que haja íons livres no sistema, o que pode ser conseguido pela 158 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com fusão de uma substância iônica ou pela dissociação de certas substâncias em meio aquoso. 04) Na ordem de descarga de cátions, o íon H possui prioridade sobre os metais alcalinos e alcalinos terrosos, já que estes últimos possuem potencial de oxidação positivo. 08) A eletrólise pode ser usada para produzir metais com grande pureza, na ordem de 99,9%. 16) A galvanização é uma técnica que consiste em dar revestimento metálico a uma determinada peça, colocando-a como cátodo (polo negativo) em um circuito de eletrólise. 4. (Uece–2ª Fase) Apesar das restrições feitas pelos ecologistas temendo a conversão do cromo III em cromo VI, que é tóxico e carcinogênico, o sulfato de cromo III é o principal composto usado no curtimento de couros. Uma solução do citado material foi eletrolisada para produzir cromo metálico usando-se uma corrente de 4 A durante 40 minutos. A massa de cromo produzida e depositada no cátodo corresponde, aproximadamente, a: (A) 0,86 g. (B) 1,72 g. (C) 2,44 g. (D) 3,44 g. 5. (Uepg 2015) A figura abaixo apresenta uma cela eletrolítica, contendo uma solução aquosa 0,10 mol / L de NaC e uma fonte externa. Sobre o sistema apresentado, assinale o que for correto.01) O cátodo é o eletrodo de grafite e o ânodo é o eletrodo de ferro. 02) Uma semirreação catódica possível é: 2 ( ) 2(g) (aq)2 H O 2e H 2 OH . 04) O pH do meio reacional vai diminuir devido à formação de HC . 08) No eletrodo de grafite ocorre um processo de redução. 16) No eletrodo de ferro pode-se observar a reação: 2 (s) (aq)Fe Fe 2e . 6. (Ucs 2015) Halogênios são muito reativos e por esse motivo não são encontrados na natureza na forma de substâncias simples. Entretanto, os mesmos podem ser obtidos industrialmente a partir de um processo conhecido como eletrólise ígnea. No caso do cloro, esse processo é realizado em uma cuba eletrolítica com o cloreto de sódio fundido. Aproximadamente 12 milhões de toneladas de 2C são produzidas anualmente nos Estados Unidos. Cerca de metade desse cloro é utilizada na fabricação de compostos orgânicos halogenados, enquanto o restante é empregado como alvejante na indústria do papel e de tecidos. O volume de 2C , medido nas CNPT, quando uma corrente elétrica de intensidade igual a 10 ampères atravessa uma cuba eletrolítica contendo cloreto de sódio fundido durante 965 segundos é de Dado:F 96.500 C mol a) 0,71L b) 1,12 L c) 2,24 L d) 3,55 L e) 4,48 L 7. Pelo circuito representado a seguir, circula durante 5,0 minutos uma corrente de 1,0 A que passa por aquosas de nitrato de prata e sulfato de cobre, respectivamente. A relação entre a massa de prata e a massa de cobre depositadas nas células do circuito é aproximadamente igual a a) 0,5. b) 1,0. c) 1,7. d) 2,0. e) 3,4. 8. (Fatec) Esta questão é baseada no seguinte 159 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com fragmento (adaptado) do livro "A Tabela Periódica", de Primo Levi: Enrico e eu seríamos químicos. Havíamos discutido sobre o que iríamos fazer, agora que tínhamos "entrado no laboratório", mas tínhamos ideias confusas. Olhei a minha volta. Eis o que faríamos: a eletrólise da água. Coloquei água em uma cuba, dissolvi uma pitada de sal [cloreto de sódio], coloquei na tina dois vidros de compota vazios com a boca para baixo, procurei dois fios de cobre cobertos de borracha, liguei- os aos pólos da pilha e introduzi a extremidade nos vidros. Das pontas saía uma minúscula procissão de pequenas bolhas. No dia seguinte, em doce obséquio à teoria, o frasco do cátodo estava quase cheio de gás, enquanto que o do ânodo estava apenas pela metade. Considere as seguintes afirmações acerca desse experimento: I - O frasco colocado junto ao ânodo continha gás hidrogênio. II - Aproximando-se um palito de fósforo aceso, ocorreria explosão do gás recolhido junto ao catodo. III - A transformação ocorrida pode ser representada pela equação global: 2H® (aq) + 2OH (aq) ë 2H‚ (g) + O‚ (g). Dessas afirmações: a) apenas II é correta. b) apenas I e II são corretas. c) apenas I e III são corretas. d) apenas II e III são corretas. e) I, II e III são corretas. 9. (Puccamp) Se, na aula sobre eletrólise, um aluno tiver que exemplificar um produto que é, industrialmente, obtido por tal processo, poderá citar. I. a soda cáustica II. o ferro III. o alumínio Desses exemplos, SOMENTE a) I é correto. b) II é correto. c) III é correto. d) I e III são corretos. e) II e III são corretos. 10. (Puccamp) Um dos processos de obtenção de cloro (substância consumida em larga escala no tratamento de água, para torná-la potável) consiste na eletrólise da salmoura. Nesse processo, íons CØ- (aq) a) vão para o cátodo e se oxidam. b) vão para o cátodo e se reduzem. c) reagem com íons H® (aq) produzindo hidrogênio e cloro. d) vão para o ânodo e se oxidam. e) vão para o ânodo e se reduzem. 11. (Puccamp) Em uma experiência verificou-se que para depositar uma massa M do metal Me a partir da eletrólise de uma solução aquosa contendo Me®(aq) foram necessários 9,65 × 10¥ coulombs (1 faraday). Sabendo-se que a constante de Avogadro é igual a 6,02 × 10£¤ mol-¢ pode-se afirmar que: I. O quociente (9,65×10¥Cmol-¢/6,02×10£¤mol-¢) corresponde ao valor da carga de um próton (que é igual e de sinal contrário à carga do elétron). II. A massa M depositada corresponde à massa atômica do metal Me. III. O metal depositado poderá ser Ag. Dessas afirmações, a) somente I é correta. b) somente II é correta. c) somente III é correta. d) somente II e III são corretas. e) I, II e III são corretas. 12. (Uepa 2015) Um artesão de joias utiliza resíduos de peças de ouro para fazer novos modelos. O procedimento empregado pelo artesão e um processo eletrolítico para recuperação desse tipo de metal. Supondo que este artesão, trabalhando com resíduos de peças de ouro, solubilizados em solventes adequados, formando uma solução contendo íons 3Au , utilizou uma cuba eletrolítica na qual aplicou uma corrente elétrica de 10 A por 482,5 minutos, obtendo como resultado ouro purificado. Dados: Au 197 g / mo ; constante de Faraday 96.500 C / mo . O resultado obtido foi: a) 0,197 gramas de Au b) 1,97 gramas de Au c) 3,28 gramas de Au d) 197 gramas de Au e) 591gramas de Au 160 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com 13. (Pucpr) Na eletrólise aquosa do Na‚SO„(aq), com eletrodos inertes, obteremos no ânodo 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) 14. (Pucpr ) Uma solução de nitrato de prata 0,1 molar é eletrolisada com eletrodos inertes durante 2horas e 20minutos, obtendo-se, respectivamente, no cátodo e no ânodo: a) Ag e O‚ b) O‚ e H‚ c) Ag e NO d) NO‚ e O‚ e) H‚ e NOƒ 15. (Pucrs) Considere duas soluções aquosas, uma de NiSO„ e outra de AgNOƒ. Quando a mesma quantidade de eletricidade passa através das duas soluções, são depositados 0,1 mol de Ni metálico. Com base nessa informação, podemos determinar que a massa, em grama, de Ag metálica depositada é de, aproximadamente, a) 2,2 b) 5,4 c) 10,8 d) 21,6 e) 43,2 16. (Pucsp) O alumínio é um metal leve e muito resistente, tendo diversas aplicações industriais. Esse metal passou a ser explorado economicamente a partir de 1886, com a implementação do processo Héroult- Hall. O alumínio é encontrado geralmente na bauxita, minério que apresenta alto teor de alumina (AØ‚Oƒ). O processo Héroult-Hall consiste na redução do alumínio presente na alumina (AØ‚Oƒ) para alumínio metálico, por meio de eletrólise. A semi-reação de redução é representada por AØ®¤ + 3e- ë AØ Se uma cela eletrolítica opera durante uma hora, passando carga equivalente a 3600F, a massa de alumínio metálico produzida é a) 32,4 kg b) 97,2 kg c) 27,0 kg d) 96,5 kg e) 3,60 kg 17. (Pucsp) Dados: 2H® (aq) + 2 e Ï H‚(g) E° = 0,0V Na® (aq) + e- Ï Na (s) E° = -2,7V A produção industrial de gás cloro (CØ‚) ocorre a partir da eletrólise de uma solução aquosa de cloreto de sódio. Sobre esse processo foram feitas algumas afirmações: (I) O ânion cloreto é oxidado no ânodo (pólo positivo) da cuba eletrolítica. (II) No cátodo, o cátion sódio é reduzido, produzindo sódio metálico. (III) Nesse processo, também são produzidos gás hidrogênio (H‚) e solução aquosa de soda cáustica (NaOH). As afirmações CORRETAS são a) apenas I. b) apenas I e III. c) apenas II e III. d) apenas I e II. e) todas. 18. (Pucsp) Dados: - o indicador fenolftaleína é incolor em pH < 8 e rosa em pH acima de 8. - o amido é utilizado como indicador da presença de iodo em solução, adquirindo uma intensa coloração azul devido ao complexo iodo-amido formado. Um experimento consisteem passar corrente elétrica