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EXERCÍCIOS: Qual a função da ponte salina em uma célula galvânica? A ponte salina pode ser substituída por um fio de platina? R: A ponte salina serve para despolarizar o circuito da célula, transferindo íons de um para outro lado no cato e no anodo. Com a substituição da ponte salina por um fio de platina as reações eletroquímicas que ocorrem são outras. Por quê os produtos da eletrólise de NaCl fundido e NaCl aquoso são diferentes? R: No cloreto de sódio fundido as únicas espécies presentes são Na+ e Cl–. Na solução aquosa as espécies oriundas da água também competem no meio reacional. Uma solução de nitrato de prata é eletrolisada durante 55 minutos sob corrente constante de 0,335 ampére. Quantos gramas de prata metálica são depositados? (Ag107) R: i = 0,335A ; PA = 107g ; t = 55. 60 = 3300s ; F = 96491C ; Q = i.t ; n = Q/F ; m = n.PA ; m = i . t . PA/F ; m = 1,23g Durante quanto tempo uma corrente constante de 2,25 ampére deve passar por uma célula eletrolítica para depositar 30 gramas de cobre metálico? (Cu63,5) R: i = 2,25A ; PA = 63,5g ; F = 96491C ; Q = i.t ; n = Q/F ; m = n.PA ; t = m . F / PA . i ; t = 20260s Calcule o potencial padrão da célula galvânica formada em cada combinação dos pares: a) Br2(L)/Br–(aq) e Cr3+(aq)/Cr°(s) b) Zn2+(aq)/Zn°(s) e H+(aq)/H2(g) Fe3+(aq)/Fe2+(aq) e I2(aq)/I–(aq) R: E°catodo > E°anodo Catodo Anodo E° = E°catodo– E°anodo Br2(L)/Br–(aq) Cr3+(aq)/Cr°(s) E° = 1,03V – (–0,74V) = 1,77V H+(aq)/H2(g) Zn2+(aq)/Zn°(s) E° = 0,0V – (– 0,76V) = 0,76V Fe3+(aq)/Fe2+(aq) I2(aq)/I–(aq) E° = 0,77V – 0,53V = 0,23V Calcule o valor da constante de equilíbrio para a célula galvânica formada pela combinação dos pares: Mg2+(aq)/Mg°(s) e H+(aq)/H2(g) R: Mg2+(aq) + 2e === Mg°(s) E° = –2,37V H+(aq) + 2e === H2(g) E° = 0,0V E° = E°catodo– E°anodo ; E° = 0,0V – (–2,37VV) = 2,37V E = E° – (0,0591/n)Log Q ; No equilíbrio: Eeq = 0,0V ; Q = K K = 10nE/0,0591 ; K = 102 . 2,37/0,0591 ; K = 1096 Em cada uma das Pilhas a, b e c formadas pelos pares abaixo identifique justificando, o par anódico e o par catódico. a) Br2(L)/Br–(aq) e Cr3+(aq)/Cr°(s) b) Zn2+(aq)/Zn°(s) e H+(aq)/H2(g) c) Fe3+(aq)/Fe2+(aq) e I2(aq)/I–(aq) R: Par anódico o de menor potencial e par catódico o de maior potencial Catodo Anodo Br2(L)/Br–(aq) E° = 1,03V Cr3+(aq)/Cr°(s) E° = –0,74V H+(aq)/H2(g) E° = 0,0V Zn2+(aq)/Zn°(s) E° = – 0,76V Fe3+(aq)/Fe2+(aq) E° = 0,77V I2(aq)/I–(aq) E° = 0,53V Em cada uma das Pilhas a, b, e c formadas pelos pares abaixo indique justificando, o agente oxidante mais forte. a) Br2(L)/Br–(aq) e Cr3+(aq)/Cr°(s) b) Zn2+(aq)/Zn°(s) e H+(aq)/H2(g) c) Fe3+(aq)/Fe2+(aq) e I2(aq)/I–(aq) R: O oxidante mais forte é o de maior potencial Oxidante mais forte Redutor mais forte Br2(L)/Br–(aq) E° = 1,03V Cr3+(aq)/Cr°(s) E° = –0,74V H+(aq)/H2(g) E° = 0,0V Zn2+(aq)/Zn°(s) E° = – 0,76V Fe3+(aq)/Fe2+(aq) E° = 0,77V I2(aq)/I–(aq) E° = 0,53V Sabendo-se que o potencial padrão do eletrodo formado pelo par Fe3+(aq)/Fe2+(aq) é E° = 0,76V. indique justificando, o potencial do eletrodo representado pela equação: 4Fe3+(aq) + 4e– à 4Fe2+(aq) R: O potencial eletroquímico é uma propriedade intensiva e portanto independente da massa. E° = 0,76V Qual eletrodo formado pelos pares abaixo tem o potencial mais influenciado pela acidez da solução aquosa? Justifique sua resposta. a) MnO2(s)/Mn2+(aq) b) MnO4–(aq) /Mn2+(aq) c) Cr2O7=(aq)/Cr3+(aq) R: O efeito da acidez sobre o potencial do eletrodo está relacionado com a relação na equação química equilibrada do mesmo. a) MnO2(s) + 4H+ + 2e === Mn2+(aq) + 2H20 H+/n = 4/2 = 2 b) MnO4–(aq) + 8H+ + 5e === Mn2+(aq) + 4H20 H+/n = 8/5 = 1,6 c) Cr2O7=(aq) + 14H+ + 6e === 2Cr3+(aq) + 7H20 H+/n = 14/6 = 2,3 Assim, o eletrodo mais influenciado pela acidez é o Cr2O7=(aq)/Cr3+(aq) Diga porquê, para uma mesma variação na concentração iônica, a variação no potencial do eletrodo íon/íon Fe3+(aq)/Fe2+(aq) é maior do que do eletrodo metal/íon Ag+(aq)/Ag°(s). R: No eletrodo Fe3+(aq)/Fe2+(aq) o numerador diminui proporcionalmente a medida que o denominador aumenta, o que não acontece no eletrodo Ag+(aq)/Ag°(s), onde o numerador é constante por se tratar de prata metálica. Fe3+(aq) + e === Fe2+(aq) ; E = E° – 0,0591Log([Fe2+]/[Fe3+]) Ag+(aq) + e === Ag°(s). ; E = E° – 0,0591Log(1/[Ag+]) Assim o potencial do eletrodo Fe3+(aq)/Fe2+(aq) é mais influenciado por variações na concentração. Uma barra de zinco é colocada em contato com outra de magnésio e mergulhadas em água livre de oxigênio dissolvido. Escreva as equações das reações químicas que ocorrem. Quais os produtos anódico e catódico, obtidos na eletrólise de uma solução aquosa de hidróxido de sódio. Justifique sua resposta. Qual dos pares abaixo tem o potencial mais influenciado pela temperatura do sistema? a) Sn4+(aq)/Sn°(s) b) Ag+(aq)/Ag°(s)). Numa pilha cobre-zinco, há um consumo de 13,1 gramas de zinco metálico no anodo. Qual a massa de cobre metálico depositado no catodo? A estátua de Liberdade me Nova York possui espaçadores plásticos entre a estrutura de ferro e o revestimento de cobre. Qual a finalidade desses espaçadores plásticos; Uma célula eletrolítica produz hidrogênio no catodo e oxigênio no anodo. Se 2,5 mols de hidrogênio são produzidos no catodo, qual a quantidade de oxigênio produzida no anodo? Faça uma distinção clara entre uma Pilha e uma célula eletrolítica. Comente sobre a polaridade dos eletrodos e os sinais de DG. Defina catodo e anodo e descreva a migração de cátions e anions no interior de uma Pilha. Explique até que ponto a reação de uma Pilha avança. Explique porque a corrosão é mais intensa em regiões de clima úmido do que em regiões de clima seco. Explique por que a corrosão é mais intensa em regiões onde a atmosfera é rica em CO2. Diga o que acontece e descreva todas as reações químicas que ocorrem, quando uma lâmina de cobre é colocada em contato com uma lâmina de ferro, em água livre de oxigênio. Com base nos potenciais eletroquímicos abaixo, explique claramente por quê uma solução contendo íons cobre I (Cu1+) é instável. a) Cu2+ + 1e– à Cu1+ E° = 0,16V. b) Cu1+ + 1e– à Cu° E° = 0,52V. Os sais cloreto de sódio e brometo de potássio são misturados em quantidades iguais e a mistura, depois de fundida é eletrolisada sobre eletrodos de grafite. Diga justificando, quais os produtos anódico e catódico iniciais dessa eletrólise. Na+ + e– à Na° E° = – 2,71V. Cl2 + 2e– à 2Cl– E° = 1,36V. K+ + e– à K° E° = – 2,92V. Br2 + 2e– à 2Br– E° = 1,06V. Diga justificando, qual dos sistemas abaixo tem o potencial eletroquímico mais influenciado pela acidez do meio reacional. a) Cr2O7=/ Cr3+ E° = 1,36V. b) MnO4–/ Mn2+ E° = 1,52V. c) PO33– / P° E° = – 0,49V. Em uma célula eletrolítica contendo várias espécies qual seria aquela correspondente ao produto catódico e ao produto anódico? Justifique. Por quê a corrosão é mais intensa em regiões de clima úmido que em regiões de clima seco? Por quê a corrosão é mais intensa em regiões com atmosfera rica em CO2? Identificar e classificar, justificando, as reações químicas que ocorrem com o tempo, quando uma barra de magnésio é colocada em contato com uma barra de ferro. Além do potencial, explique qual a principal diferença entre as pilhas de chumbo utilizadas em automóveis e as pilhas de lítio utilizadas em telefones celulares.
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