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Universidade do Estado do Rio de Janeiro Departamento de Físico-Química Profa Liliane Magalhães de Souza Lista de Exercícios – Eletroquimica 1) Tendo em conta as duas semirreações abaixo onde a atividade iônica, a, representa a efetiva concentração dos íons na solução eletrolítica: determine os potenciais eletroquímicos da célula galvânica quando todas as atividades das espécies envolvidas estiverem com atividades iguais 0,1 mol/l em duas condições: temperatura em 25°C e temperatura 80°C. Compare os resultados e comente o efeito da temperatura no desempenho da célula. Dados: Eo Cu2+/Cu = + 0,377V; Eo Zn2+/Zn = - 0,763V; R= 8,314 J.K-1mol-1 e F= 96 485 C.mol-1 Resposta: (a) Eo25°C = 1,1399 𝑉; (b) Eo80°C = 1,1400 𝑉 2) Tendo em conta a Figura 1 e sabendo que ambos eletrodos são do tipo metal/ion do metal, faça o que se pede: (a) mostre as equações redox dos dois eletrodos metálicos (b) mostre a notação que representa o diagrama da célula Resposta: (a) Cu2+ + 2e- Cu Ag+ + e- Ag 3) Considere um eletrodo do tipo meta/sal insolúvel representado por esses constituintes Cl- / CuCl(s) / Cu(s). Sabendo que o produto de solubilidade, Kps do CuCl a 25°C é 2,29x10-7, a partir desse dado e dos potenciais de redução padrão para as semirreações dada a seguir, calcule: (a) O Eo para a semirreação do eletrodo Cl-/CuCl(s)/Cu(s) (b) A energia livre de formação de 1 mol de CuCl(s) em kJ/mol Dado: Cu+ + e- Cu(s) Eo = 0,522V 1/2Cl2 + e- Cl- Eo = 1,358V Resposta: (a) Eo = −0,393 𝑉; (b) ΔGo = - 118,6 kJ/mol Cu Ag (b) Cu / CuSO4(aq) // Ag(NO3)2(aq) /Ag / Cu 3) Mostre os transportadores de carga em uma célula eletrolítica contendo dois eletrodos metálico inertes e (a) uma solução aquosa de cloreto de sódio e (b) cloreto de sódio líquido. 4) Pesquisadores de Los Álamos determinaram a solubilidade de um sal pouco solúvel de Co2Fe(CN)6 medindo a condutividade específica da solução saturada e disseram que na temperatura de 25°C a solução saturada tem uma condutividade específica de 2,06 x10-6 ῼ-1cm-1 enquanto que a condutividade específica da água utilizada para preparar a solução saturada era de 4,1 x10-7 ῼ-1cm-1 . Sabendo que a condutividade molar do íon Co2+ é 43 cm2 -1 mol-1 e do ion Fe(CN)6 4+ é 111 cm2 -1 mol-1, calcule a solubilidade em água do sal. Resposta: 1,07x10-5 mol/l 5) Uma equipe de pesquisadores mediu a condutividade molar de várias soluções de AgCl em concentrações, c dadas em mol/l, resumida na Tabela abaixo. Tome esses dados e obtenha a condutividade molar do AgCl nas condições de diluição infinita (condutividade molar limite), 𝛬ꝏ. C (mol/l) 𝛬m (cm2 -1 mol-1) 0,0010256 123,43 0,0013694 122,94 0,0029782 121,14 0,0032500 120,95 Resposta: 126,6 cm2 -1 mol-1 6) Em uma solução eletrolítica contendo vários íons, o coeficiente de atividade médio dos ions,γ± (parâmetro que indica o quanto a atividade média dos íons da solução se afasta da molaridade dos sais adicionados) é calculado usando a Lei Limite de Debye-Huckel (LLDH) que relaciona a carga dos ions (z+ e z-) dos sais dissociados e a força iônica, I, da solução. Para soluções aquosas a 250C, e condições predetermindas essa é relação é dada por: Izz −+ −= 509,0log Calcule a atividade do íon Ca2+ na solução que possui a seguintes composição: 1,2x10-3 molkg-1 de CaSO4 , 2,3x10-2 molkg-1de KCl e 1,0x10-2 molkg-1 de Al2(SO4)3 Resposta: aCa2+ = 4,08 x 10-4 mol/kg 7) Na eletrólise de uma solução de CuCl2(aq) foi depositado 1,12 g de cobre metálico no cátodo. Qual a massa de cloro produzida? Escreva a reação global da célula eletrolítica. Resposta: Cu2+ + 2Cl- ----- Cu+ Cl2; mCl2= 1,246g 8) Em uma planta industrial de produção de alumínio metálico, a principal reação catódica do processo é o par Al(III)/Al com rendimento farádico de 90%. Calcule a A quantidade de alumínio produzida por hora em uma célula de eletrólise trabalhando com uma corrente de 100.000 A. 9) Apresente esquematicamente os diferentes tipos de transporte iônico ressaltando a natureza da força motriz presente em cada tipo de transporte e os efeitos resistivos que surgem quando o movimento é dado exclusivamente pelo tipo migracional.