Química - Livro 4-235-237

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2 Unifesp A "Lei Seca", de 19 de junho de 2008, tornou mais severas as punições para motoristas flagrados dirigin-
do após a ingestão de bebida alcoólica. A maioria dos etilômetros portáteis ("bafômetros", esquema representado
na figura), utilizados pela autoridade policial, baseia-se em medidas eletroquímicas, usando células a combustível.
A célula tem dois eletrodos de platina com um eletrólito colocado entre eles. A platina catalisa a reação de oxidação
do álcool e os íons H+ migram para o outro eletrodo através do eletrólito, reagindo com gás oxigênio. Quanto maior
a quantidade de etanol no ar espirado pelo cidadão, maiores serão a quantidade de etanol oxidado e a intensidade
de corrente elétrica, a qual é registrada por um microprocessador que, acoplado ao circuito externo, calcula a con-
centração de álcool no sangue.
ar
expirado
e
le
tr
ó
li
to
microprocessador
fio condutor
eletrodos
de platina
CH3CHO + 2 H
+ + 2 e- → CH3CH2OH
O2 + 4 H
+ + 4 e- → 2 H2O
(www.portal.mec.gov.br/seb/arquivos. Adaptado.)
a) Transcreva o esquema do "bafômetro" e indique nele o sentido do fluxo dos elétrons e os compartimentos cató-
dico e anódico.
b) Escreva a equação da reação global da pilha.
3 UFJF 2015 O alumínio metálico pode ser produzido a partir do mineral bauxita (mistura de óxidos de alumínio, ferro
e silício) Trata se de um processo de produção caro, pois exige muita energia elétrica A última etapa do processo
envolve a eletrólise de uma mistura de alumina (Al2O3) e criolita (Na3AlF6) na temperatura de 1 000 °C As paredes do
recipiente que ficam em contato com a mistura funcionam como cátodo, e os cilindros constituídos de grafite, mergu-
lhados na mistura, funcionam como ânodo.
Dados:
Al3+(l) + 3 e → Al(l) E° = –1,66 V
O2(g) + 4 e → 2 O
2-(l) E° = +1,23 V
Responda ao que se pede.
a) Explicite qual semirreação ocorre no ânodo e qual ocorre no cátodo.
b) Escreva a equação equilibrada que representa a reação global e calcule a variação de potencial do processo.
c) O processo é espontâneo? Justifique a sua resposta.
QUÍMICA Capítulo 7 Eletroquímica236
4 UFG 2013 São fornecidos a um técnico de laboratório os seguintes materiais: fio de estanho, fio de prata, cloreto de
estanho (sólido), cloreto de prata (sólido) e água. Além disso, há disponibilidade de uma balança, béqueres e uma
ponte salina de cloreto de potássio.
Dados:
Sn Sn 2e E 14 V
Ag Ag e E 8 V
2→ + = +
→ + =
+
+
0
0 0
,
,
Considerando-se os materiais fornecidos e os dados apresentados,
a) desenhe uma célula galvânica padrão que contenha os materiais fornecidos ao técnico. Indique, no desenho, a
direção do fluxo de elétrons;
b) calcule as massas dos sais que serão utilizadas para preparar 100 mL das soluções eletrolíticas utilizadas na
célula galvânica;
c) escreva as equações químicas das semirreações, a reação global balanceada e, em seguida, calcule o potencial
padrão da célula galvânica construída com os materiais fornecidos.
Texto para a questão 5.
Na busca por combustíveis mais "limpos", o hidrogênio tem-se mostrado uma alternativa muito promissora, pois sua
utilização não gera emissões poluentes. O esquema a seguir mostra a utilização do hidrogênio em uma pilha eletro-
química, fornecendo energia elétrica a um motor.
5 UFRJ
Motor
H
2
H
2
→ 2 H+ + 2 e– O
2
 + 4 H+ + 4 e– → 2 H
2
O
Eletrólito + catalisador
E0
red
 = +1,23 V
O
2
(ar)
Eletrodo 2Eletrodo 1
O
2
H+
H
2
H
2
OH2O
Com base no esquema:
a) Identifique o eletrodo positivo da pilha. Justifique sua resposta.
b) Usando as semirreações, apresente a equação da pilha e calcule sua força eletromotriz.
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6 UFJF 2011 A corrosão eletroquímica é um processo passível de ocorrer quando o metal está em contato com um
eletrólito, onde acontecem, simultaneamente, as reações anódicas e catódicas. Um processo de corrosão acontece
segundo as semirreações descritas a seguir, originando, assim, a formação de hidróxido ferroso.
I. Fe(s) → Fe2+(aq) + 2 e-
II. 2 H2O(l) + 2 e
- → H2(g) + 2 OH
-(aq)
III. Em meio de alto teor de oxigênio, o hidróxido ferroso sofre a seguinte transformação, através das duas reações
descritas abaixo:
IV. l ( )+ + →2 Fe(OH) (aq) H O( ) 1
2
O (g) 2 Fe OH (aq)
2 2 2 3
V. l→ ⋅ +2 Fe(OH) (aq) Fe O H O(s) 2 H O( )
3 2 3 2 2
Acerca do processo de corrosão e das reações apresentadas, responda aos itens a seguir.
a) Equacione a reação global das reações I e II descritas acima.
b) Identifique quais são os agentes oxidante e redutor da reação global do item a.
c) Considerando as equações III e IV, escreva a reação de formação do óxido férrico monoidratado a partir do hi-
dróxido ferroso.
d) Segundo a tabela de potenciais de redução, escolha um metal que pode ser utilizado como metal de sacrifício,
protegendo o ferro de uma tubulação. Justifique.
Potenciais padrão de redução E°/V
Mg2+(aq) + 2 e  Mg(s) 2,372
Zn2+(aq) + 2 e  Zn(s) –0,762
Fe2+(aq) + 2 e  Fe(s) –0,440
Ni2+(aq) + 2 e  Ni(s) –0,257
Ag+(aq) + e-  Ag(s) +0,800