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Livro Eletrônico Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini 16469735770 - Maria Aparecida Professor Wagner Bertolini Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 2 79 SUMÁRIO CONVERSA COM O CONCURSANDO ........................................................................... 3 ELETROQUÍMICA .............................................................................................................. 3 PILHAS.................................................................................................................................. 4 MEDINDO A DDP (F.E.M; VOLTAGEM) ................................................................... 10 ELETROQUÍMICA E NERNST ....................................................................................... 15 QUESTÕES PROPOSTAS ............................................................................................... 18 QUESTÕES COMENTADAS ........................................................................................... 34 ELETRÓLISE ...................................................................................................................... 55 ELETRÓLISE IGNEA ....................................................................................................... 56 ELETRÓLISE EM MEIO AQUOSO ............................................................................... 57 ELETRÓLISE QUANTITATIVA: AS LEIS DE FARADAY....................................... 60 QUESTÕES PROPOSTAS ............................................................................................... 62 QUESTÕES COMENTADAS ........................................................................................... 68 Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 3 79 CONVERSA COM O CONCURSANDO O que precisamos saber da aula de hoje? Em eletroquímica é fundamental saber as características dos polos e seus sinais, das semi-reações e os cálculos pela Lei de Faraday. Treine com os exercícios e exemplos da aula. Em PILHAS, é importante entender o funcionamento e as reações que ocorrem. Para isso, você deve conhecer os nomes dos processos, os polos, a fonte emissora de elétrons, como calcular a voltagem da pilha e o que significa potencial padrão dos eletrodos. A partir disto, você irá aprender a determinar, além destes tópicos mencionados, o que é metade sacrifício e entender espontaneidade de reações. Vamos nessa? ELETROQUÍMICA Eletroquímica é o estudo das reações nas quais ocorre conversão de energia química em energia elétrica e vice-versa. Numa pilha galvânica ocorre a conversão de energia química em energia elétrica, já numa eletrólise ocorre a conversão de energia elétrica em energia química. Em eletroquímica estudamos as reações de oxi-redução que geram ou consomem energia. Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 4 79 PILHAS A eletroquímica estuda as soluções eletrolíticas e os fenômenos que ocorrem quando são colocados eletrodos nestas soluções. Basicamente, a eletroquímica engloba o estudo das pilhas e da eletrólise. Utilizando os sistemas abaixo, faremos algumas experiências. 1a experiência: Uma lâmina de Cu(s) é mergulhada numa solução de ZnSO4(aq). Cu(s) + ZnSO4(aq) → não ocorre reação 2a experiência: Uma lâmina de Zn(s) é mergulhada numa solução de CuSO4(aq) . Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 5 79 Reação ocorrida: Zn(s) + CuSO4(aq) → ZnSO4(aq) + Cu(s) (lâmina) (solução) (solução) (lâmina) Explicação: – O íon Cu2+(aq) “arranca” e– do Zn(s), causando sua oxidação; – O íon Cu2+(aq) apresenta capacidade de arrancar e– do Zn(s) (é uma observação experimental). Analisando as duas experiências, concluímos que o íon Cu2+(aq) consegue arrancar e– do Zn(s), já o íon Zn2+(aq) não consegue arrancar e– do Cu(s). Conclusões – O íon Cu2+(aq) possui maior capacidade de atrair (arrancar) e– do que o íon Zn2+(aq) – O Zn(s) possui maior capacidade de doar e– do que o Cu(s) Cada íon metálico em solução apresenta uma diferente capacidade de atrair e–, e esta será denominada potencial de redução (Ered). Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 6 79 Eletrodo Um eletrodo (que em grego significa "caminho para a eletricidade") é formado por um metal, mergulhado numa solução contendo cátions desse metal. Exemplo Condições para Condução da Corrente Elétrica – Uma diferença de potencial (ddp); – Um meio condutor. Como o eletrodo de cobre (Cu2+/Cu) possui maior potencial de redução que o eletrodo de zinco (Zn2+/Zn), podemos dizer que entre os eletrodos existe uma ddp. Se entre esses eletrodos intercalarmos um fio condutor, agora teremos condições para condução da corrente elétrica. Pilha de Daniel Experiência Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 7 79 Explicação No eletrodo de cobre: Íons Cu2+(aq) da solução migram até a placa de cobre e recebem os elétrons cedidos pelo Zn(s). Ao receberem os elétrons, se transformam em Cu(s), de acordo com a equação: No eletrodo de zinco: Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 8 79 Ao ceder elétrons através do condutor metálico para o íon Cu2+(aq), devido à ddp entre os dois eletrodos, Zn(s) da placa vai para a solução na forma de Zn2+(aq), causando assim a corrosão da placa e conseqüente aumento da concentração de Zn2+(aq) na solução, de acordo com a equação: Assim, devido à ddp criada entre os dois eletrodos, observamos que existe um movimento ordenado de cargas no fio condutor, ou seja, uma corrente elétrica. Tal fato fica evidenciado pela lâmpada que acende quando a pilha é acionada. Portanto, pilhas são sistemas que possuem capacidade de produzir energia elétrica a partir de uma reação química. Estes sistemas podem ser chamados também de células galvânicas. Uma célula galvânica, ou simplesmente pilha, transforma a energia de uma reação química em energia elétrica. Ponte Salina Para evitar a mistura das soluções, utiliza-se a ponte salina, que une os dois compartimentos do eletrodo e completa, o circuito elétrico. A ponte salina é formada por um gel contendo solução salina aquosa concentrada dentro de um tubo. A solução salina mais utilizada é o KCl, pois os íons K+ e Cl– não afetam as reações que ocorrem nas células. À medida que a lâmina de zinco corrói, a solução do eletrodo de zinco vai ganhando cátions Zn2+(aq) (cargas positivas). Haverá no eletrodo excesso de cargas positivas. Wagner Luiz Heleno Marcus BertoliniAula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 9 79 À medida que a lâmina de cobre tem a sua massa aumentada, a solução do eletrodo de cobre vai perdendo cátions Cu2+(aq) (cargas positivas). Haverá no eletrodo excesso de cargas negativas SO42-(aq). A função da ponte salina é manter o equilíbrio elétrico de cargas positivas e negativas nas soluções dos eletrodos. Assim, K+ migra da ponte para o eletrodo de cobre e Cl– migra para o eletrodo de zinco. No condutor existe uma corrente de elétrons. Na ponte salina existe uma corrente de íons. Observação Se entre as duas soluções é encontrada uma placa porosa, ao invés de ponte salina, ocorre migração dos íons existentes nas soluções ,ou seja: íons Zn2+ migram através da placa para o eletrodo de Cu e íons SO42-(aq) migram para o eletrodo de Zn. Concluindo, podemos dizer que cátions migram para o cátodo e ânions, para o ânodo. Reação Global da Pilha III. Nomenclatura dos Eletrodos Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 10 79 Esquema e Representação MEDINDO A DDP (F.E.M; VOLTAGEM) Experiência: seja a pilha de Daniell, na qual intercalaremos no fio condutor um voltímetro (aparelho usado para medida da ddp). A ddp registrada para a pilha zinco-cobre é igual a 1,10 V, ou seja, a ddp entre os eletrodos de zinco e cobre é igual a 1,10 V. Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 11 79 Teoricamente a ddp é calculada da seguinte forma: A medida do Ered absoluto de um eletrodo é impossível e, sendo assim, a equação acima possui duas incógnitas, já que o único valor obtido na prática é a ddp. Não sendo possível medir o valor absoluto do Ered de um eletrodo, iremos trabalhar com potenciais relativos, e para tanto vamos escolher um eletrodo padrão. O escolhido foi o eletrodo de Hidrogênio ao qual se atribui o = zero. O Eletrodo de Hidrogênio (Padrão) No interior de um tubo invertido é colocada uma lâmina de platina ligada a um fio também de platina. O sistema é mergulhado numa solução aquosa 1,0 M de H2SO4. Injeta-se na abertura lateral do tubo gás Hidrogênio sob pressão de 1 atm, a 25 °C. Parte do gás Hidrogênio adere à superfície da platina, fenômeno este chamado de adsorção. O gás adsorvido na placa forma uma película de H2 sobre a platina e o conjunto funciona como se fosse uma placa de Hidrogênio, mergulhada numa solução contendo cátions H+(aq) (eletrodo de Hidrogênio). Reações no eletrodo de Hidrogênio: – Perda de e-: H2(g) 2 H+(aq) + 2e– E0 = 0,00 V Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 12 79 – Ganho de e–: 2 H+(aq) + 2e– H2(g) E0 = 0,00 V Medida de Potencial de Redução de um Eletrodo (Relativo) Observe a experiência abaixo: – No caso da pilha formada pelos eletrodos de zinco e Hidrogênio, a ddp registrada foi de 0,76 V. Com o funcionamento da pilha, percebemos que no eletrodo de zinco ocorre corrosão do Zn(s), donde concluímos que este sofre oxidação. Assim, o Ered do eletrodo de Hidrogênio (Ered = zero) é maior que o do eletrodo de zinco. Como: Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 13 79 O sinal negativo indica que o eletrodo de Hidrogênio ao qual foi atribuído um Ered = zero possui capacidade de atrair e– do eletrodo de zinco. No caso da pilha formada pelos eletrodos de cobre e Hidrogênio , a ddp registrada foi de 0,34 V. Com o funcionamento da pilha, percebemos que no eletrodo de cobre ocorreu deposição do metal na placa, donde concluímos que houve redução do íon Cu2+(aq), como mostra a equação: Assim, o do eletrodo de Hidrogênio ( = zero) é menor que o do eletrodo de cobre. Como: O sinal positivo indica que o eletrodo de cobre possui um Ered maior que o do eletrodo de Hidrogênio, ou seja, o íon Cu2+ é capaz de oxidar o H2: H2 2H+ + 2e- Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 14 79 Como percebemos nos exemplos descritos, o eletrodo de Hidrogênio pode ser o cátodo ou o ânodo de uma pilha. Se combinarmos o eletrodo de Hidrogênio com eletrodos dos mais variados metais, perceberemos que alguns se comportam como o eletrodo de cobre , já outros como o eletrodo de zinco . Assim, experimentalmente, é possível construir uma tabela de . Tabela dos Ered Potenciais de Redução (Ered) expressos em volts (Solução aquosa 1M a 25 °C e 1 atm) Observações: O eletrodo com maior Ered é o que vai atrair os elétrons. Eletrodos com Ered > 0 têm capacidade de atrair elétrons do eletrodo de Hidrogênio. Tais eletrodos têm suas massas aumentadas, pois, sofrem nesta placa a deposição de átomos. Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 15 79 Eletrodos com Ered < 0 têm seus elétrons atraídos pelo eletrodo de Hidrogênio. Tais eletrodos têm suas massas diminuídas, pois, sofrerm corrosão. Toda vez que um metal estiver em contato com uma solução na qual exista um íon cujo Ered é maior que o do metal, ocorrerá corrosão deste metal Cálculo da ddp de uma pilha A ddp de uma pilha depende de dois fatores: – da natureza da reação na pilha; – das concentrações das espécies que participam da reação. Vamos trabalhar somente com a natureza da reação, onde a ddp pode ser calculada da seguinte forma: Para uma pilha, a ddp é positiva, o que reflete a espontaneidade da reação. ELETROQUÍMICA E NERNST A Equação de Nernst é a relação quantitativa que permite calcular a força eletromotriz de uma pilha, para concentrações de íons diferentes de uma unidade. Também usado para cálculos em titulação de oxidação-redução. Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 16 79 A variação de energia livre, ΔG, de qualquer reação e variação de energia livre padrão, ΔG°, estão relacionadas por meio da seguinte reação: Onde Q é a expressão da lei de ação das massas da reação. Para uma reação de oxido-redução, temos que: e Assim, para uma reação redox, temos: − nFE = − nFE0 + RTlnQ ou Sendo: R = 8,315 J K-1 mol-1; T = 298,2 K (25°C); F = 96485 C mol-1 Substituindo na equação acima os valores de R, T e P, tem-se: De forma alternativa, esta equação pode ser escrita em termos de logarítmo decimal: Nessa equação, o significado de seus componentes é o seguinte: Eº é a força eletromotriz ou potencial normal da pilha correspondente (que se obtém a partir dos potenciais normais dos eletrodos); R é a constante universal dos gases; T é a temperatura em escala absoluta; F é a carga elétrica de um mol de elétrons;n é o número de elétrons Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 17 79 transferidos; Q é o quociente de reação. Esse quociente é o produto das concentrações das espécies ativas do segundo membro da reação de oxi-redução, elevadas a seus respectivos coeficientes estequiométricos (coeficientes que precedem as fórmulas na equação química equilibrada), e seu denominador é o produto análogo das concentrações dos reagentes. USADA QUANDO AS CONCENTRAÇÕES MOLARES DOS ENVOLVIDOS FOREM DIFERENTES DE 1,0 MOL/L. Potenciais-padrão e constantes de equilíbrio Quando um sistema atinge o equilíbrio, a energia livre dos produtos é igual à energia livre dos reagentes, ou seja, ΔG = 0. Quando este sistema pertence a uma célula galvânica, a célula não produz tensão, ou seja, "E" da célula é zero, pois não existe reação ocorrendo em nenhum dos sentidos. No equilíbrio, a expressão Q da lei de ação das massas passa a ser igual a K. Sendo assim, nestas condições, a equação de Nernst passa a ser escrita como: ou Que a 25°C, fica: ou Em qualquer uma destas formas, torna-se possível calcular E0 a partir de K. Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 18 79 QUESTÕES PROPOSTAS 01. (DMAE-RS- QUÍMICO- CONSULPLAN/2011). Uma célula galvânica é constituída por um eletrodo de magnésio mergulhado em uma solução 1mol/L de nitrato de magnésio (Mg2+ + 2e- Mg(s); E°= –2,37V) e por um eletrodo de prata mergulhado em uma solução 1 mol/L de nitrato de prata (Ag+ + e- Ag(s); E° = 0,80V). Diante do exposto, assinale a alternativa correta. A) O cátodo é o eletrodo que contém magnésio e a fem-padrão desta célula é 1,57V. B) O ânodo é o eletrodo que contém magnésio e a fem-padrão desta célula é 1,57V. C) O fluxo de elétrons é do eletrodo da prata para o eletrodo do magnésio, ou seja, o sentido da reação da oxidação da prata pelo magnésio está sendo favorecido. D) O cátodo é o eletrodo que contém magnésio e a fem-padrão desta célula é 3,17V. E) O ânodo é o eletrodo que contém magnésio e a fem-padrão desta célula é 3,17V. 02. (PETROBRÁS - TÉCNICO(A) QUÍMICO(A) DE PETRÓLEO JÚNIOR -CESGRANRIO/2012). Muitas estruturas submarinas são protegidas contra a corrosão através de proteção catódica com uso de anodos galvânicos, comumente denominados “anodos de sacrifício”. Com relação à proteção catódica galvânica de estruturas de aço- carbono em água do mar, é INCORRETO afirmar que a(s) (A) reação anódica que ocorre em anodos de alumínio é Al → Al 3+ + 3e−. Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 19 79 (B) aplicação de fonte externa de corrente é dispensável nesse tipo de sistema de proteção. (C) diferença de potencial entre o anodo e a estrutura de aço-carbono causa a ocorrência de fluxo de corrente. (D) ligas de Al podem ser usadas como anodo devido ao seu maior potencial de redução em relação ao aço-carbono. (E) reações de redução ocorrem na superfície do aço--carbono. 03. (UFAM - TÉCNICO DE LABORATÓRIO QUÍMICO – COMVEST/2013). Considere as afirmações sobre as pilhas: I. Envolvem processos de óxido-redução II. Ânodo é o eletrodo em que há oxidação III. A ponte salina tem a função de manter a neutralidade das cargas do sistema. Assinale a alternativa correta: a) Somente a afirmativa I está correta. b) Somente a afirmativa II está correta. c) Somente a afirmativa III está correta. d) Somente as afirmativas II e III estão corretas. e) Todas as afirmativas estão corretas. 04. (UFJF – TÉCNICO DE LABORATÓRIO – IFSULDEMINAS/2013). Observe a pilha abaixo: De acordo com a figura acima, marque a alternativa CORRETA. a) A função da ponte salina é permitir o transporte mútuo de íons Cu2+ Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 20 79 ou Zn2+. b) A força eletromotriz da pilha é 0,42 V. c) O cobre metálico sofrerá corrosão. d) O fluxo de elétrons ocorrerá da placa de zinco para a placa de cobre. e) O zinco é o agente oxidante. 05. (UNIPAMPA - TÉCNICO DE LABORATÓRIO– CESPE/2013). Uma característica das reações de oxirredução é a presença de um agente oxidante e de um agente redutor. O agente oxidante recebe elétrons; o agente redutor, por sua vez, perde elétrons. 06. (PETROBRÁS - TÉCNICO DE OPERAÇÃO JÚNIOR- CESGRANRIO/2012). 2Agº + CuSO → Ag2SO + Cuº Na reação química acima, a prata reage com sulfato de cobre, obtendo sulfato de prata e cobre puro. Qual o agente oxidante nessa reação? (A) CuSO4 (B) Agº C) Ag2SO4 (D) Cuº 07. (IFE/MG - PROFESSOR DE QUIMICA - IFE/MG/2013). Considere as seguintes semi-reações a 25°C: Podemos afirmar que: A) A reação global apresenta E° = 1,136 V. B) O agente oxidante é o cobre. C) O cobre é oxidado. D) Deve-se multiplicar a semi-reação da prata por 2 para encontrar o E° da reação global. Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 21 79 08. (PM TAIAÇU - PROFESSOR DE QUÍMICA – INSITUTO SOLER/2013). A figura abaixo representa a pilha de Daniell. A ponte salina contém solução saturada de cloreto de potássio. Sabendo que os potencias padrão de redução para o zinco e são, respectivamente iguais a -0,76V e 0,34V, assinale a alternativa correta: a) Os íons zinco depositam no ânodo. b) O zinco sofre redução. c) O cobre sofre oxidação. d) Os íons potássio se dirigem ao cátodo. 09. (PM-MG - PROFESSOR II DE QUÍMICA - FCC/2012). Considere a seguinte célula galvânica, no estado padrão: Sabendo-se que: espera-se que (A) o zinco metálico sofra oxidação. (B) a tensão elétrica da célula galvânica formada seja 5,34 V. (C) o eletrodo de lítio seja o cátodo da célula galvânica. (D) os elétrons fluam do Li (s) para o Zn (s). 10. (PMSP - PEB-II/PROFESSOR II DE QUÍMICA– VUNESP/2012). Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 22 79 Para impedir a corrosão de estruturas de ferro, pode-se utilizar os metais de sacrifício, como: (A) prata e cobre. (B) prata e zinco. (C) magnésio e cobre. (D) magnésio e zinco. (E) magnésio e prata. 11. (2015 – EsPCEx -Cadete do Exército). A energia liberada em uma reação de oxidorredução espontânea pode ser usada para realizar trabalho elétrico. O dispositivo químico montado, pautado nesse conceito, é chamado de célula voltaica, célula galvânica ou pilha. Uma pilha envolvendo alumínio e cobre pode ser montada utilizando como eletrodos metais e soluções das respectivas espécies. As semirreações de redução dessas espécies é mostrada a seguir: Semirreações de Redução Alumínio: Al3+ (aq) + 3 e- → Al° E°red = -1,66 V Cobre: Cu2+(aq) + 2 e- → Cu° E°red = +0,34 V Considerando todos os materiais necessários para a montagem de uma pilha de alumínio e cobre, nas condições-padrão (25 °C e 1 atm) ideais (desprezando-se qualquer efeito dissipativo) e as semirreações de redução fornecidas,a força eletromotriz (fem) dessa pilha montada e o agente redutor, respectivamente são: a) 2,10 V e o cobre. b) 2,00 V e o alumínio. c) 1,34 V e o cobre. Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 23 79 d) 1,32 V e o alumínio. e) 1,00 V e o cobre. 12. (2014 – EsPCEx -Cadete do Exército). Uma pilha de zinco e prata pode ser montada com eletrodos de zinco e prata e representada, segundo aUnião Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC), pela notação Zn (s) /Zn2+(aq) 1 mol·L-1 // Ag+(aq) 1 mol·L-1 / Ag (s). As equações que representam as semirreações de cada espécie e os respectivos potenciais- padrão de redução (25 ºC e 1 atm) são apresentadas a seguir. Zn2+(aq) + 2 e- → Zn (s) Eo = - 0,76 V Ag+ (aq) + 1 e- → Ag (s) Eo = + 0,80 V Com base nas informações apresentadas são feitas as afirmativas abaixo. I – No eletrodo de zinco ocorre o processo químico de oxidação. II – O cátodo da pilha será o eletrodo de prata. III – Ocorre o desgaste da placa de zinco devido ao processo químico de redução do zinco. IV – O sentido espontâneo do processo será Zn+2 + 2 Ago → Zno + 2 Ag+ V – Entre os eletrodos de zinco e prata existe uma diferença de potencial padrão de 1,56 V. Estão corretas apenas as afirmativas a) I e III. b) II, III e IV. c) I, II e V. d) III, IV e V. e) IV e V. 13. (2013 – EsPCEx -Cadete do Exército). Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 24 79 Em uma pilha galvânica, um dos eletrodos é composto por uma placa de estanho imerso em uma solução 1,0 mol·L-1 de íons Sn2+ e o outro é composto por uma placa de lítio imerso em uma solução 1,0 mol·L- 1 de íons Li+, a 25 oC. Baseando-se nos potenciais padrão de redução das semi-reações a seguir, são feitas as seguintes afirmativas: Sn 2+ (aq) + 2 e- → Sn (s) E0 red = - 0,14 V Li+ (aq) + 1 e- → Li (s) E0 red = - 3,04 V I-O estanho cede elétrons para o lítio. II-O eletrodo de estanho funciona como cátodo da pilha. III-A reação global é representada pela equação: 2 Li0 (s)+ Sn2+ (aq) → Sn0 (s) + 2 Li+ (aq) IV-No eletrodo de estanho ocorre oxidação. V-A diferença de potencial teórica da pilha é de 2,90 V, (∆E = + 2,90 V). Das afirmativas apresentadas estão corretas apenas: a) I, II e IV. b) I, III e V. c) I, IV e V. d) II, III e IV. e) II, III e V. 14. (2012 – EsPCEx -Cadete do Exército). Considere as semirreações com os seus respectivos potenciais-padrão de redução dados nesta tabela: Baseando-se nos dados fornecidos, são feitas as seguintes afirmações: Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 25 79 I – o melhor agente redutor apresentado na tabela é a prata; II – a reação Zn2+(aq) + Cu º(s) ➞ Zn º(s) + Cu2+(aq) não é espontânea; III – pode-se estocar, por tempo indeterminado, uma solução de nitrato de níquel II, em um recipiente revestido de zinco, sem danificá- lo, pois não haverá reação entre a solução estocada e o revestimento de zinco do recipiente; IV – a força eletromotriz de uma pilha eletroquímica formada por chumbo e magnésio é 2,24 V; V – uma pilha eletroquímica montada com eletrodos de cobre e prata possui a equação global: 2 Ag+ (aq) + Cuº(s) ➞ 2 Agº(s) + Cu2+(aq) . Das afirmações acima, estão corretas apenas: a) I e II b) I, II e IV c) III e V d) II, IV e V e) I, III e V 16. (2017 COPESE - UFJF UFJF Técnico de Laboratório – Química). Sobre uma pilha eletrolítica podemos dizer que: I . Sempre envolve processos de óxido-redução. II . Cátodo é o eletrodo em que ocorre a redução. III . Polo negativo é aquele que libera elétrons para o circuito externo. Está(ão) CORRETA(S) a(s) afirmativa(s): a) Apenas I. b) Apenas II. c) Apenas II e III. d) I, II e III. e) Apenas I e II. 17. (2017 CS-UFG UFG Técnico de Laboratório/Área Química). Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 26 79 Qual o potencial da célula, em V, para o processo eletroquímico no qual o ferro pode reduzir os íons prata? a) 2,04 b) 1,24 c) 1,16 d) 0,36 18. (2017 UFMT UFSBA Técnico de laboratório – Química). As baterias de Niquel-Cádmio são recarregáveis e bastante empregadas em aparelhos eletroeletrônicos, como filmadoras e máquinas fotográficas. Essas baterias são formadas por associações de duas ou mais pilhas. O eletrólito dessas pilhas consiste numa pasta de KOH. Nesse tipo de bateria, a) o Cd é o anodo. b) o Ni é o anodo. c) a voltagem da pilha é 0,75 V. d) o Cd sofre redução. 19. (2017 IF-CE IF-CE Técnico de laboratório – Química). A pilha seca de zinco-carbono é galvânica comum, bastante utilizada, por ser encontrada facilmente nos comércios e por seu baixo custo. Não é características dela a) a oxidação, neste caso, ocorre no anodo. b) o zinco é oxidado, e o carbono é reduzido. c) as pilhas secas podem ser recarregadas. d) é utilizada em lanternas, rádios portáteis e brinquedos. Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 27 79 e) seu tempo de vida é curto em relação a uma pilha alcalina ou a uma bateria de chumbo. 20. (2017 IFB IFB Professor – Química). O potencial padrão de eletrodo é uma constante física importante que fornece informações quantita-tivas relacionadas ao desenvolvimento da reação de uma meia-célula. Marque o item que NÃO descreve uma característica importante dessa constante. a) Um potencial de eletrodo positivo indica que a semirreação em questão é espontânea em relação à semirreação do eletrodo padrão de hidrogênio. b) O potencial padrão de eletrodo para uma semirreação refere-se exclusivamente à reação de redução. c) O potencial padrão de eletrodo é uma grandeza absoluta. d) O potencial padrão de eletrodo é independente do número de mols de reagentes e produtos mostrados na semi-reação balanceada. e) O potencial padrão de eletrodo para uma semirreação é dependente da temperatura. 21. (2016 IBADE SEDUC-RO Professor Classe C – Química). O ΔE0 da reação mostrada a seguir é igual a: a) 0,42 V b) + 1,10 V c) + 2,(20 V d) + 0,42 V e) - 1,10 V Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 28 79 22. (2016 FUNRIO IF-BA Técnico de Laboratório – Química). De acordo com a tabela a seguir Numa eventual pilha entre os metais mostrados acima, aquele que será sempre o agente redutor é o: a) Fe. b) Cu. c) Ni. d) Pb. e) Co. 23. (2015 IF-RS CIF-RS Professor - Química/Química Analítica). As pilhas e baterias são amplamente utilizadas em nossa sociedade como fonte de energia para diversos aparelhos eletroeletrônicos. Do ponto de vista químico, a energia elétrica fornecida por uma pilha é oriunda de uma reação de oxirredução espontânea. Uma pilha de mercúrio, que é utilizada em marca-passos, envolve as seguintes semi-reações e os respectivos potenciais padrão (Eº) a 25 ºC: ZnO + H2O + 2e- Zn+ 2OH- (Eº = - 1,26 V) HgO + H2O + 2e- Hg + 2OH- (Eº = 0,098 V) Com relação à pilha, a alternativa INCORRETA é: a) A diferença de potencial desta pilha é de aproximadamente 1,35 V. b) O ânodo desta pilha contém zinco. c) O mercúrio sofre o processo de oxidação. d) Na reação global, o zinco é o agente redutor. Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 29 79 e) O metal zinco, durante o funcionamento da pilha, varia seu estado de oxidação de zero para +2. 24. (2015 CEPERJ SEDUC-RJ Professor Docente I – Química). Uma célula galvânica é montada com um eletrodo consistindo de uma lâmina de zinco metálico imersa em solução aquosa 1,0 mol.L-1 de sulfato de zinco. O outro eletrodo é o de hidrogênio, com pressão parcial do gás igual a 1 bar e concentração de íons H3 O+ igual a 0,01 mol.L-1 , a 25°C. A força eletromotriz desta célula, em volts, é aproximadamente igual a: Dados: Zn2+(aq) + 2è → Zn(s) E0 = - 0,76V 2H+(aq) + 2è → H2(g) E0 = 0,00V a) 0,76 b) 0,83 c) 0,56 d) 0,70 e) 0,64 25. (2015 UFES UFES Técnico de Laboratório – Química). O fenômeno de corrosão metálica causa grandes prejuízos às indústrias, pois nesse processo ocorre a dissolução lenta da superfície de equipamentos, quando os mesmos são expostos ao ar, em contato com o solo ou água do mar. Com o objetivo de minimizar a corrosão do ferro em equipamentos, são utilizados os chamados “eletrodos de sacrifício”, os quais são formados por barras de outros metais, convenientemente escolhidos que, quando colocados em contato com a superfície do equipamento, sofrem corrosão no lugar do ferro. Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 30 79 Com base nos dados tabelados, são considerados “eletrodos de sacrifício” adequados as barras de a) magnésio, apenas. b) prata, apenas. c) níquel, apenas. d) prata e níquel, apenas. e) prata, níquel e magnésio. 26. (2015 UFES UFES Técnico de Laboratório – Química). A célula eletroquímica representada pelo esquema da figura que segue, onde V é um voltímetro e S é uma ponte salina que contém uma solução saturada de nitrato de potássio (KNO3), possui um eletrodo de zinco imerso em uma solução de nitrato de zinco, Zn(NO3)2, e outro eletrodo de prata imerso em uma solução de nitrato de prata, AgNO3, nas concentrações indicadas a 25ºC. Considerando a célula eletroquímica e os potenciais-padrão de redução acima representados, é CORRETO afirmar: a) A reação eletroquímica não é espontânea. b) O eletrodo de prata perderá massa. Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 31 79 c) Conforme a reação se processa, os íons potássio (K+) presentes na ponte salina migram para a solução de Zn(NO3)2. d) De acordo com os valores de potencial-padrão de redução, Zn2+ é mais oxidante que Ag+ . e) Conforme a reação se processa, a solução de Zn(NO3)2 terá sua concentração aumentada e a solução de AgNO3 ficará mais diluída. 27. (2014 CESGRANRIO Petrobras Técnico(a) de Operação Júnior). Considere os potenciais de redução (E0 Red ) abaixo. Mg+2 + 2e ⇆ Mg E0Red = - 2,34 V Al+3 + 3e ⇆ AlE0Red = - 1,67 V Pb+2 + 2e ⇆ Pb E0Red = - 0,13 V Bi +3 + 3e ⇆ Bi E0Red = + 0,21 V Ag+1 + 1e ⇆ Ag E0Red = + 0,80 V Qual a opção que corresponde a uma reação espontânea? a) Pb+2(aq)+ Ag(s) → Ag+ (aq)+ Pb(s) b) Mg(s) + Al +3 (aq) → Mg+2 (aq) + Al(s) c) Pb(s) + Mg+2 (aq) → Pb+2 (aq) + Mg(s) d) Al+3 (aq)+ Ag(s) → Ag+ (aq)+ Al (s) e) Bi +3 (aq)+ Ag(s) → Ag+ (aq) + Bi (s) 28. (2014 - CESGRANRIO Petrobras Técnico de Inspeção de Equipamentos e Instalações Júnior). Utilize as informações contidas na Tabela de potenciais de redução abaixo para a questão. Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 32 79 Considere a pilha abaixo representada pela seguinte equação: A diferença de potencial gerada por ela, em V, é igual a a) 0,57 b) 1,03 c) 1,26 d) 1,37 e) 1,83 29. (2013 VUNESP CETESB Analista Ambiental – Auditor). Sendo o potencial padrão da semicela Ag+ |Ag0 de +0,80 V e o da semicela Zn2+|Zn0 de –0,76 V, pode-se concluir que numa pilha formada pelo sistema padrão Ag0 |Ag+ ||Zn2+|Zn0 a diferença de potencial (Δ Eº) é de a) 0,04 V, ocorrendo oxidação no eletrodo de zinco. b) 1,56 V, ocorrendo oxidação no eletrodo de zinco. c) 1,56 V, ocorrendo redução no eletrodo de zinco. d) 0,04 V, ocorrendo oxidação no eletrodo de prata. e) 1,56 V, ocorrendo oxidação no eletrodo de prata. 30. (2012 CESGRANRIO Innova Técnico Químico Júnior). Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 33 79 Há reações que ocorrem com transferência espontânea de elétrons, o que possibilita a geração de eletricidade necessária para o funcionamento de aparelhos como lanternas, calculadoras e outros que utilizam pilhas. Considere o esquema de uma pilha constituída de duas semipilhas com metais mergulhados em soluções aquosas de seus íons (Zn em Zn(NO3) 2(aq) e Cu em Cu(NO3)2(aq)) e unidas por um tubo de vidro em U contendo um eletrólito em solução saturada (ponte salina), fios conectados aos metais e um voltímetro (V). Nesse sistema, ocorre uma reação espontânea representada por: Nessa pilha a) íons circulam externamente pelo fio metálico gerando eletricidade. b) a semipilha Cu/Cu 2+ é o anodo da pilha. c) a semipilha Zn/Zn 2+ é o polo negativo da pilha. d) o potencial de redução do Zn/Zn 2+ é maior do que o potencial de redução do Cu/Cu 2+ e) os elétrons circulam pela ponte salina. 31. Calcule a ddp do exemplo abaixo, utilizando a equação de Nernst. Zn(s) | Zn2+ (0,024 M) || Zn2+ (2,4 M) | Zn(s) Cátodo: Zn2+ (2,4 M) + 2 e- → Zn Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 34 79 Ânodo: Zn → Zn2+ (0,024 M) + 2 e- Reação Global: Zn2+ (2,4 M) → Zn2+ (0,024 M), ΔE° = 0 V QUESTÕES COMENTADAS 01. (DMAE-RS- QUÍMICO- CONSULPLAN/2011). Uma célula galvânica é constituída por um eletrodo de magnésio mergulhado em uma solução 1mol/L de nitrato de magnésio (Mg2+ + 2e- Mg(s); E°= –2,37V) e por um eletrodo de prata mergulhado em uma solução 1 mol/L de nitrato de prata (Ag+ + e- Ag(s); E° = 0,80V). Diante do exposto, assinale a alternativa correta. A) O cátodo é o eletrodo que contém magnésio e a fem-padrão desta célula é 1,57V. B) O ânodo é o eletrodo que contém magnésio e a fem-padrão desta célula é 1,57V. C) O fluxo de elétrons é do eletrodo da prata para o eletrodo do magnésio, ou seja, o sentido da reação da oxidação da prata pelo magnésio está sendo favorecido. D) O cátodo é o eletrodo que contém magnésio e a fem-padrão desta célula é 3,17V. E) O ânodo é o eletrodo que contém magnésio e a fem-padrão desta célula é 3,17V. RESOLUÇÃO: Observa-se que a equação que apresenta o maior valor de potencial de redução é a que traz a redução do cátion prata. Portanto, este cátion sofreráa redução e o magnésio sofrerá a oxidação. É deste eletrodo que saem os elétrons. Logo, teremos as seguintes ocorrências: Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 35 79 Ânodo: oxidação: metal Mg (diminui sua massa e aumenta a concentração do seu íon, Mg2+, que será formado continuamente até o final de uso da pilha). Cátodo: placa de prata, onde ocorre a redução dos íons prata que se depositam sobre a placa. Nesta célula ocorre a diminuição da concentração dos íons Ag+ . A ddp é a diferença entre o maior e o menor valor dos potenciais apresentados. Portanto, a ddp seria: ddp =(Emaior – Emenor) = 0,80V – (-2,37V) = 3,17V. Resposta: “E”. 02. (PETROBRÁS - TÉCNICO(A) QUÍMICO(A) DE PETRÓLEO JÚNIOR -CESGRANRIO/2012). Muitas estruturas submarinas são protegidas contra a corrosão através de proteção catódica com uso de anodos galvânicos, comumente denominados “anodos de sacrifício”. Com relação à proteção catódica galvânica de estruturas de aço- carbono em água do mar, é INCORRETO afirmar que a(s) (A) reação anódica que ocorre em anodos de alumínio é Al → Al 3+ + 3e−. (B) aplicação de fonte externa de corrente é dispensável nesse tipo de sistema de proteção. (C) diferença de potencial entre o anodo e a estrutura de aço-carbono causa a ocorrência de fluxo de corrente. (D) ligas de Al podem ser usadas como anodo devido ao seu maior potencial de redução em relação ao aço-carbono. (E) reações de redução ocorrem na superfície do aço--carbono. RESOLUÇÃO: Os metais de sacrifício apresentam uma característica necessária: ter maior potencial de oxidação que o material a ser protegido. Logo, a afirmativa D está incorreta. Resposta: “D”. Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 36 79 03. (UFAM - TÉCNICO DE LABORATÓRIO QUÍMICO – COMVEST/2013). Considere as afirmações sobre as pilhas: I. Envolvem processos de óxido-redução II. Ânodo é o eletrodo em que há oxidação III. A ponte salina tem a função de manter a neutralidade das cargas do sistema. Assinale a alternativa correta: a) Somente a afirmativa I está correta. b) Somente a afirmativa II está correta. c) Somente a afirmativa III está correta. d) Somente as afirmativas II e III estão corretas. e) Todas as afirmativas estão corretas. RESOLUÇÃO: As pilhas são dispositivos em que ocorrem processos de oxirredução. No ânodo sempre ocorre oxidação e a ponte salina tem a finalidade de manter a igualdade das cargas iônicas entre os compartimentos da pilha. Resposta: “E”. 04. (UFJF – TÉCNICO DE LABORATÓRIO – IFSULDEMINAS/2013). Observe a pilha abaixo: De acordo com a figura acima, marque a alternativa CORRETA. a) A função da ponte salina é permitir o transporte mútuo de íons Cu2+ ou Zn2+. Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 37 79 b) A força eletromotriz da pilha é 0,42 V. c) O cobre metálico sofrerá corrosão. d) O fluxo de elétrons ocorrerá da placa de zinco para a placa de cobre. e) O zinco é o agente oxidante. RESOLUÇÃO: Os potenciais apresentados são de redução. Observa-se que o Cu2+ é o que apresenta maior potencial e sofrerá a redução. Logo, o metal zinco sofrerá oxidação (é o agente redutor), sofrendo corrosão, pois, vai fornecer elétrons (é o ânodo da pilha). Esta diferença de potencial assume o seguinte valor: Ddp = E maior – Emenor = 0,34V – (-0,76V) = + 1,10 V. Resposta: “D”. 05. (UNIPAMPA - TÉCNICO DE LABORATÓRIO– CESPE/2013). Uma característica das reações de oxirredução é a presença de um agente oxidante e de um agente redutor. O agente oxidante recebe elétrons; o agente redutor, por sua vez, perde elétrons. RESOLUÇÃO: O oxidante é a espécie que contém o elemento químico que sofre a redução (recebe elétrons). Já o redutor é a espécie que contém o elemento que sofre oxidação (perde elétrons). Resposta: “CERTO”. 06. (PETROBRÁS - TÉCNICO DE OPERAÇÃO JÚNIOR- CESGRANRIO/2012). 2Agº + CuSO → Ag2SO + Cuº Na reação química acima, a prata reage com sulfato de cobre, obtendo sulfato de prata e cobre puro. Qual o agente oxidante nessa reação? (A) CuSO4 (B) Agº C) Ag2SO4 (D) Cuº Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 38 79 RESOLUÇÃO: O agente oxidante é a espécie que causa a oxidação de outra espécie. Para oxidar alguém ele precisa sofrer redução. Dica: agentes oxidante e redutor devem pertencer aos reagentes. NUNCA será um produto da reação. Logo, duas alternativas já poderiam ser descartadas (C e D). Veja que o Ag está com carga zero (átomo neutro isolado). Depois ele está combinado (carga +1), portanto, sofreu oxidação. Por eliminação ficaremos com O CuSO4 (cobre ligado tem carga +2 e depois de reagir, está como átomo neutro, com carga zero, sofrendo redução). Resposta: “A”. 07. (IFE/MG - PROFESSOR DE QUIMICA - IFE/MG/2013). Considere as seguintes semi-reações a 25°C: Podemos afirmar que: A) A reação global apresenta E° = 1,136 V. B) O agente oxidante é o cobre. C) O cobre é oxidado. D) Deve-se multiplicar a semi-reação da prata por 2 para encontrar o E° da reação global. RESOLUÇÃO: O cátion Ag+ apresenta o maior potencial de redução. Portanto, em uma reação espontânea ele sofrerá a redução (e será agente oxidante). Logo, o cobre sofrerá a oxidação (Cu se torna Cu2+) e será o agente redutor. A ddp terá valor calculado da seguinte forma: Emaior – Emenor = 0,7999V –(0,337V) = = +0,462V. A ddp não depende dos coeficientes estequiométricos. Resposta: “C”. Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 39 79 08. (PM TAIAÇU - PROFESSOR DE QUÍMICA – INSITUTO SOLER/2013). A figura abaixo representa a pilha de Daniell. A ponte salina contém solução saturada de cloreto de potássio. Sabendo que os potencias padrão de redução para o zinco e são, respectivamente iguais a -0,76V e 0,34V, assinale a alternativa correta: a) Os íons zinco depositam no ânodo. b) O zinco sofre redução. c) O cobre sofre oxidação. d) Os íons potássio se dirigem ao cátodo. RESOLUÇÃO: Quem apresenta o maior potencial de redução sofrerá a redução. Logo, a outra espécie sofrerá oxidação. Observamos pelos valores dados que o cobre tem maior potencial de redução. Então, os cátions cobre receberão 2e- e se depositarão, enquanto que o metal zinco sofrerá a oxidação, sendo corroído, liberando mais cátions zinco na solução, no ânodo. Logo, o fluxo de potássio na ponte salina será em direção ao cátodo (para manter equilíbrio das cargas). Resposta: “D”. 09. (PM-MG - PROFESSOR II DE QUÍMICA - FCC/2012). Considere a seguinte célula galvânica, no estado padrão: Sabendo-se que: Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 40 79 espera-se que (A) o zinco metálico sofra oxidação. (B) a tensão elétrica da célula galvânica formada seja 5,34 V. (C) o eletrodo de lítio seja o cátodo da célula galvânica. (D) os elétronsfluam do Li (s) para o Zn (s). RESOLUÇÃO: Na representação esquemática da pilha no lado esquerdo temos metal lítio sofrendo o processo de oxidação (ânodo). Do lado direito representamos o processo de redução (ânodo), que ocorre com os cátions zinco. Portanto, os elétrons fluem do eletrodo de metal lítio para o eletrodo do metal zinco, onde serão recebidos pelos cátions Zn2+. Resposta: “D”. 10. (PMSP - PEB-II/PROFESSOR II DE QUÍMICA– VUNESP/2012). Para impedir a corrosão de estruturas de ferro, pode-se utilizar os metais de sacrifício, como: (A) prata e cobre. (B) prata e zinco. (C) magnésio e cobre. (D) magnésio e zinco. (E) magnésio e prata. RESOLUÇÃO: Para se impedir a corrosão de um metal basta associar um metal de sacrifício. E este tem como característica apresentar maior potencial de oxidação (e, portanto, menor potencial de redução) que o do metal Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 41 79 a ser protegido. Devemos escolher os potenciais de redução acima que sejam menores que o do ferro. Zinco e magnésio. Resposta: “D”. Vamos treinar? 11. (2015 – EsPCEx -Cadete do Exército). A energia liberada em uma reação de oxidorredução espontânea pode ser usada para realizar trabalho elétrico. O dispositivo químico montado, pautado nesse conceito, é chamado de célula voltaica, célula galvânica ou pilha. Uma pilha envolvendo alumínio e cobre pode ser montada utilizando como eletrodos metais e soluções das respectivas espécies. As semirreações de redução dessas espécies é mostrada a seguir: Semirreações de Redução Alumínio: Al3+ (aq) + 3 e- → Al° E°red = -1,66 V Cobre: Cu2+(aq) + 2 e- → Cu° E°red = +0,34 V Considerando todos os materiais necessários para a montagem de uma pilha de alumínio e cobre, nas condições-padrão (25 °C e 1 atm) ideais (desprezando-se qualquer efeito dissipativo) e as semirreações de redução fornecidas, a força eletromotriz (fem) dessa pilha montada e o agente redutor, respectivamente são: a) 2,10 V e o cobre. b) 2,00 V e o alumínio. c) 1,34 V e o cobre. d) 1,32 V e o alumínio. e) 1,00 V e o cobre. Resposta: b 12. (2014 – EsPCEx -Cadete do Exército). Uma pilha de zinco e prata pode ser montada com eletrodos de zinco e prata e representada, segundo aUnião Internacional de Química Pura Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 42 79 e Aplicada (IUPAC), pela notação Zn (s) /Zn2+(aq) 1 mol·L-1 // Ag+(aq) 1 mol·L-1 / Ag (s). As equações que representam as semirreações de cada espécie e os respectivos potenciais- padrão de redução (25 ºC e 1 atm) são apresentadas a seguir. Zn2+(aq) + 2 e- → Zn (s) Eo = - 0,76 V Ag+ (aq) + 1 e- → Ag (s) Eo = + 0,80 V Com base nas informações apresentadas são feitas as afirmativas abaixo. I – No eletrodo de zinco ocorre o processo químico de oxidação. II – O cátodo da pilha será o eletrodo de prata. III – Ocorre o desgaste da placa de zinco devido ao processo químico de redução do zinco. IV – O sentido espontâneo do processo será Zn+2 + 2 Ago → Zno + 2 Ag+ V – Entre os eletrodos de zinco e prata existe uma diferença de potencial padrão de 1,56 V. Estão corretas apenas as afirmativas a) I e III. b) II, III e IV. c) I, II e V. d) III, IV e V. e) IV e V. Resposta: c 13. (2013 – EsPCEx -Cadete do Exército). Em uma pilha galvânica, um dos eletrodos é composto por uma placa de estanho imerso em uma solução 1,0 mol·L-1 de íons Sn2+ e o outro é composto por uma placa de lítio imerso em uma solução 1,0 mol·L- 1 de íons Li+, a 25 oC. Baseando-se nos potenciais padrão de redução das semi-reações a seguir, são feitas as seguintes afirmativas: Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 43 79 Sn 2+ (aq) + 2 e- → Sn (s) E0 red = - 0,14 V Li+ (aq) + 1 e- → Li (s) E0 red = - 3,04 V I-O estanho cede elétrons para o lítio. II-O eletrodo de estanho funciona como cátodo da pilha. III-A reação global é representada pela equação: 2 Li0 (s)+ Sn2+ (aq) → Sn0 (s) + 2 Li+ (aq) IV-No eletrodo de estanho ocorre oxidação. V-A diferença de potencial teórica da pilha é de 2,90 V, (∆E = + 2,90 V). Das afirmativas apresentadas estão corretas apenas: a) I, II e IV. b) I, III e V. c) I, IV e V. d) II, III e IV. e) II, III e V. Resposta: E. 14. (2012 – EsPCEx -Cadete do Exército). Considere as semirreações com os seus respectivos potenciais-padrão de redução dados nesta tabela: Baseando-se nos dados fornecidos, são feitas as seguintes afirmações: I – o melhor agente redutor apresentado na tabela é a prata; II – a reação Zn2+(aq) + Cu º(s) ➞ Zn º(s) + Cu2+(aq) não é espontânea; III – pode-se estocar, por tempo indeterminado, uma solução de nitrato de níquel II, em um recipiente revestido de zinco, sem danificá- Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 44 79 lo, pois não haverá reação entre a solução estocada e o revestimento de zinco do recipiente; IV – a força eletromotriz de uma pilha eletroquímica formada por chumbo e magnésio é 2,24 V; V – uma pilha eletroquímica montada com eletrodos de cobre e prata possui a equação global: 2 Ag+ (aq) + Cuº(s) ➞ 2 Agº(s) + Cu2+(aq) . Das afirmações acima, estão corretas apenas: a) I e II b) I, II e IV c) III e V d) II, IV e V e) I, III e V Resposta: d 16. (2017 COPESE - UFJF UFJF Técnico de Laboratório – Química). Sobre uma pilha eletrolítica podemos dizer que: I . Sempre envolve processos de óxido-redução. II . Cátodo é o eletrodo em que ocorre a redução. III . Polo negativo é aquele que libera elétrons para o circuito externo. Está(ão) CORRETA(S) a(s) afirmativa(s): a) Apenas I. b) Apenas II. c) Apenas II e III. d) I, II e III. e) Apenas I e II. Resposta: d 17. (2017 CS-UFG UFG Técnico de Laboratório/Área Química). Qual o potencial da célula, em V, para o processo eletroquímico no qual o ferro pode reduzir os íons prata? Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 45 79 a) 2,04 b) 1,24 c) 1,16 d) 0,36 Resposta: b 18. (2017 UFMT UFSBA Técnico de laboratório – Química). As baterias de Niquel-Cádmio são recarregáveis e bastante empregadas em aparelhos eletroeletrônicos, como filmadoras e máquinas fotográficas. Essas baterias são formadas por associações de duas ou mais pilhas. O eletrólito dessas pilhas consiste numa pasta de KOH. Nesse tipo de bateria, a) o Cd é o anodo. b) o Ni é o anodo. c) a voltagem da pilha é 0,75 V. d) o Cd sofre redução. Resposta: a 19. (2017 IF-CE IF-CE Técnico de laboratório – Química). A pilha seca de zinco-carbono é galvânica comum, bastante utilizada, por ser encontrada facilmente nos comércios e por seu baixo custo. Não é características dela a) a oxidação, neste caso, ocorre no anodo. b) o zinco é oxidado, e o carbono é reduzido. c) as pilhas secas podem ser recarregadas. d) é utilizada em lanternas, rádios portáteis e brinquedos. Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército)Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 46 79 e) seu tempo de vida é curto em relação a uma pilha alcalina ou a uma bateria de chumbo. Resposta: c 20. (2017 IFB IFB Professor – Química). O potencial padrão de eletrodo é uma constante física importante que fornece informações quantita-tivas relacionadas ao desenvolvimento da reação de uma meia-célula. Marque o item que NÃO descreve uma característica importante dessa constante. a) Um potencial de eletrodo positivo indica que a semirreação em questão é espontânea em relação à semirreação do eletrodo padrão de hidrogênio. b) O potencial padrão de eletrodo para uma semirreação refere-se exclusivamente à reação de redução. c) O potencial padrão de eletrodo é uma grandeza absoluta. d) O potencial padrão de eletrodo é independente do número de mols de reagentes e produtos mostrados na semi-reação balanceada. e) O potencial padrão de eletrodo para uma semirreação é dependente da temperatura. Resposta: c 21. (2016 IBADE SEDUC-RO Professor Classe C – Química). O ΔE0 da reação mostrada a seguir é igual a: a) 0,42 V b) + 1,10 V c) + 2,(20 V Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 47 79 d) + 0,42 V e) - 1,10 V Resposta: b 22. (2016 FUNRIO IF-BA Técnico de Laboratório – Química). De acordo com a tabela a seguir Numa eventual pilha entre os metais mostrados acima, aquele que será sempre o agente redutor é o: a) Fe. b) Cu. c) Ni. d) Pb. e) Co. Resposta: a COMENTÁRIOS O agente redutor é a espécie que se oxida. Para ser o metal que sempre será redutor a espécie deverá se oxidar preferencialmente em relação aos demais metais. Para isto, basta procurar nos valores da tabela fornecida quem tem maior potencial de oxidação ou menor potencial de redução. 23. (2015 IF-RS CIF-RS Professor - Química/Química Analítica). As pilhas e baterias são amplamente utilizadas em nossa sociedade como fonte de energia para diversos aparelhos eletroeletrônicos. Do ponto de vista químico, a energia elétrica fornecida por uma pilha é oriunda de uma reação de oxirredução espontânea. Uma pilha de Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 48 79 mercúrio, que é utilizada em marca-passos, envolve as seguintes semi-reações e os respectivos potenciais padrão (Eº) a 25 ºC: ZnO + H2O + 2e- Zn + 2OH- (Eº = - 1,26 V) HgO + H2O + 2e- Hg + 2OH- (Eº = 0,098 V) Com relação à pilha, a alternativa INCORRETA é: a) A diferença de potencial desta pilha é de aproximadamente 1,35 V. b) O ânodo desta pilha contém zinco. c) O mercúrio sofre o processo de oxidação. d) Na reação global, o zinco é o agente redutor. e) O metal zinco, durante o funcionamento da pilha, varia seu estado de oxidação de zero para +2. Resposta: c a) ddp= cátodo - anodo ddp= +0,098 - (-1,26) ddp= 1,35 V b) zinco tem menor potencial; é o anodo. c) o mercúrio sofre REDUÇÃO e não oxidação. d) na reação global, o zinco é o agente redutor (oxida). 24. (2015 CEPERJ SEDUC-RJ Professor Docente I – Química). Uma célula galvânica é montada com um eletrodo consistindo de uma lâmina de zinco metálico imersa em solução aquosa 1,0 mol.L-1 de sulfato de zinco. O outro eletrodo é o de hidrogênio, com pressão parcial do gás igual a 1 bar e concentração de íons H3 O+ igual a 0,01 mol.L-1 , a 25°C. A força eletromotriz desta célula, em volts, é aproximadamente igual a: Dados: Zn2+(aq) + 2è → Zn(s) E0 = - 0,76V 2H+(aq) + 2è → H2(g) E0 = 0,00V a) 0,76 b) 0,83 c) 0,56 Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 49 79 d) 0,70 e) 0,64 Resposta: E. Como a concentração da equação 2H+ (aq) + 2è → H2(g) não é 1mol/L, não podemos utilizar direto o potencial de redução dado (E0 = 0,0 V). Devemos então utilizar a equação de Nerst. EH2 = E0 - (0,0592/n)* log Q. Onde Q é o quociente da reação (Concentração dos produtos sobre os reagentes elevados a seus respectivos coeficientes estequiométricos). Assim Q = 1/(0,01^2) pois a concentração dos íons H3O+ é 0,01 e necessitamos de 2 mols para balancear a equação. A equação fica EH2 = E0 - (0,0592/n)* log(1/1^-4) EH2 = E0 - (0,0592/2)* 4, lembrando que n=2, pois temos 2 mols de elétrons na reação. EH2 = 0 - 0,1184 EH2 = -0,1184 V. Assim, o potencial da pilha é dado por: E = EH2 - Ezn E = -0,1184 - (-0,76) E = 0,64 V. A resposta está correta. Como a concentração do H+ não é 1,0 mol/L deve ser utilizado a equação de Nernst. E°celula = E° do cátodo - E° do ânodo só é valido se os condições da célula estão de acordo com as CNTP. 25. (2015 UFES UFES Técnico de Laboratório – Química). O fenômeno de corrosão metálica causa grandes prejuízos às indústrias, pois nesse processo ocorre a dissolução lenta da superfície de equipamentos, quando os mesmos são expostos ao ar, em contato com o solo ou água do mar. Com o objetivo de minimizar a corrosão do ferro em equipamentos, são utilizados os chamados “eletrodos de sacrifício”, os quais são formados por barras de outros metais, Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 50 79 convenientemente escolhidos que, quando colocados em contato com a superfície do equipamento, sofrem corrosão no lugar do ferro. Com base nos dados tabelados, são considerados “eletrodos de sacrifício” adequados as barras de a) magnésio, apenas. b) prata, apenas. c) níquel, apenas. d) prata e níquel, apenas. e) prata, níquel e magnésio. Resposta: a 26. (2015 UFES UFES Técnico de Laboratório – Química). A célula eletroquímica representada pelo esquema da figura que segue, onde V é um voltímetro e S é uma ponte salina que contém uma solução saturada de nitrato de potássio (KNO3), possui um eletrodo de zinco imerso em uma solução de nitrato de zinco, Zn(NO3)2, e outro eletrodo de prata imerso em uma solução de nitrato de prata, AgNO3, nas concentrações indicadas a 25ºC. Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 51 79 Considerando a célula eletroquímica e os potenciais-padrão de redução acima representados, é CORRETO afirmar: a) A reação eletroquímica não é espontânea. b) O eletrodo de prata perderá massa. c) Conforme a reação se processa, os íons potássio (K+) presentes na ponte salina migram para a solução de Zn(NO3)2. d) De acordo com os valores de potencial-padrão de redução, Zn2+ é mais oxidante que Ag+ . e) Conforme a reação se processa, a solução de Zn(NO3)2 terá sua concentração aumentada e a solução de AgNO3 ficará mais diluída. Resposta: e. 27. (2014 CESGRANRIO Petrobras Técnico(a) de Operação Júnior). Considere os potenciais de redução (E0 Red ) abaixo. Mg+2 + 2e ⇆ Mg E0Red = - 2,34 V Al+3 + 3e ⇆ AlE0Red = - 1,67 V Pb+2 + 2e ⇆ Pb E0Red = - 0,13 V Bi +3 + 3e ⇆ Bi E0Red = + 0,21 V Ag+1 + 1e ⇆ Ag E0Red = + 0,80 V Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br1192672 16469735770 - Maria Aparecida 52 79 Qual a opção que corresponde a uma reação espontânea? a) Pb+2(aq)+ Ag(s) → Ag+ (aq)+ Pb(s) b) Mg(s) + Al +3 (aq) → Mg+2 (aq) + Al(s) c) Pb(s) + Mg+2 (aq) → Pb+2 (aq) + Mg(s) d) Al+3 (aq)+ Ag(s) → Ag+ (aq)+ Al (s) e) Bi +3 (aq)+ Ag(s) → Ag+ (aq) + Bi (s) 28. (2014 - CESGRANRIO Petrobras Técnico de Inspeção de Equipamentos e Instalações Júnior). Utilize as informações contidas na Tabela de potenciais de redução abaixo para a questão. Considere a pilha abaixo representada pela seguinte equação: A diferença de potencial gerada por ela, em V, é igual a a) 0,57 b) 1,03 c) 1,26 d) 1,37 e) 1,83 Resposta: b Para calcular a ddp de uma pilha é assim: Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 53 79 Na equação quem oxida é o Ni e quem se reduz é o Ag, sendo assim é so olhar na tabela formecida o valores dos potenciais. CUIDADO, na tabela ele da o potencial de redução, sendo assim para o Ni é só trocar o sinal. ddp = 0,23 + 0,80 = 1,03 V 29. (2013 VUNESP CETESB Analista Ambiental – Auditor). Sendo o potencial padrão da semicela Ag+ |Ag0 de +0,80 V e o da semicela Zn2+|Zn0 de –0,76 V, pode-se concluir que numa pilha formada pelo sistema padrão Ag0 |Ag+ ||Zn2+|Zn0 a diferença de potencial (Δ Eº) é de a) 0,04 V, ocorrendo oxidação no eletrodo de zinco. b) 1,56 V, ocorrendo oxidação no eletrodo de zinco. c) 1,56 V, ocorrendo redução no eletrodo de zinco. d) 0,04 V, ocorrendo oxidação no eletrodo de prata. e) 1,56 V, ocorrendo oxidação no eletrodo de prata. 30. (2012 CESGRANRIO Innova Técnico Químico Júnior). Há reações que ocorrem com transferência espontânea de elétrons, o que possibilita a geração de eletricidade necessária para o funcionamento de aparelhos como lanternas, calculadoras e outros que utilizam pilhas. Considere o esquema de uma pilha constituída de duas semipilhas com metais mergulhados em soluções aquosas de seus íons (Zn em Zn(NO3) 2(aq) e Cu em Cu(NO3)2(aq)) e unidas por um tubo de vidro em U contendo um eletrólito em solução saturada (ponte salina), fios conectados aos metais e um voltímetro (V). Nesse sistema, ocorre uma reação espontânea representada por: Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 54 79 Nessa pilha a) íons circulam externamente pelo fio metálico gerando eletricidade. b) a semipilha Cu/Cu 2+ é o anodo da pilha. c) a semipilha Zn/Zn 2+ é o polo negativo da pilha. d) o potencial de redução do Zn/Zn 2+ é maior do que o potencial de redução do Cu/Cu 2+ e) os elétrons circulam pela ponte salina. Resposta: c O polo negativo é o ânodo, no qual ocorre oxidação, neste caso do zinco. 31. Calcule a ddp do exemplo abaixo, utilizando a equação de Nernst. Zn(s) | Zn2+ (0,024 M) || Zn2+ (2,4 M) | Zn(s) Cátodo: Zn2+ (2,4 M) + 2 e- → Zn Ânodo: Zn → Zn2+ (0,024 M) + 2 e- Reação Global: Zn2+ (2,4 M) → Zn2+ (0,024 M), ΔE° = 0 V Resolução Utilizando a equação de Nerst, temos: Nota-se que a ddp é positiva. A reação é espontânea e, portanto, é realmente uma pilha. Observe que a espontaneidade é confirmada se Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 55 79 pensarmos que na reação final os íons Zn2+ se deslocam da solução concentrada para a solução diluída. - Se tivéssemos a reação inversa, Zn2+(0.024M) → Zn2+(2.4 M) a ddp seria –0,0592V, ou seja, a reação não seria espontânea. - Se as concentrações se igualarem, teremos que ΔE = 0 e, portanto, a pilha para de funcionar (encontra o equilíbrio) Esta é conhecida como uma pilha de concentração, ou seja, pilhas nas quais os dois eletrodos são iguais e estão mergulhados em soluções de seus íons, porém em concentrações diferentes. ELETRÓLISE Consumo de energia elétrica: eletrólise Consiste em uma reação de oxirredução não espontânea. É o inverso de uma pilha. Na eletrólise há a necessidade de uma fonte externa de corrente elétrica (contínua) para que uma reação não espontânea ocorra. O recipiente em que se realiza a eletrólise recebe o nome de célula eletrolítica ou cuba eletrolítica. O eletrólito, ou substância que conduz eletricidade, deve ser um composto iônico líquido (fundido), ou então em solução. Pode ser um composto molecular, desde que este se ionize quando em solução. Como exemplo temos os ácidos. Como Funciona a Eletrólise Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 56 79 Os íons negativos são atraídos pelo pólo positivo (+) (ânodo), onde irão perder elétrons (oxidação). Os elétrons cedidos ao pólo (+) migram através do circuito externo até o pólo (-) (cátodo). Lá, estes serão "ganhos" pelos íons positivos (redução). ELETRÓLISE IGNEA Como já vimos anteriormente, para que ocorra uma eletrólise é necessária a presença de íons livres. Um composto iônico, no estado sólido, não deve sofrer eletrólise, já que não possui íons livres. Uma forma de liberar os íons deste composto é aquecê-los até a fusão Para que ocorra a eletrólise é necessária a presença de íons livres. Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 57 79 (fundir). A eletrólise que ocorre, nessas condições, é chamada eletrólise ígnea (do latim igneus = inflamado, ardente). Exemplo Eletrólise ígnea do NaCl: Semi-reações da eletrólise ígnea do NaCl: Observação – Normalmente os eletrodos utilizados são de grafite (são eletrodos inertes). - O número de elétrons libertados no ânodo é sempre igual ao número de elétrons absorvidos no cátodo, no processo global. ELETRÓLISE EM MEIO AQUOSO Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 58 79 Quando um eletrólito é dissolvido em água (havendo ionização ou dissociação do mesmo), além dos seus íons, devemos considerar a ionização da própria água. Observação– Embora a ionização da água ocorra em pequena escala (1 molécula se ioniza em cada 555 milhões de moléculas), seus íons devem ser considerados. Experimentalmente, observa-se que, na eletrólise aquosa, apenas um tipo de cátion é atraído por vez no cátodo, e, enquanto ele estiver presente na solução, nenhuma outra espécie será atraída. O mesmo ocorre em relação aos ânions no ânodo. Exemplo Suponhamos uma solução aquosa de AB. Os íons presentes na solução serão: A+(aq) e B-(aq) provenientes do eletrólito AB além dos íons H+(aq) e OH- (aq) provenientes da água Consultando a tabela de Ered, se verificarmos que o H+(aq) possui maior Ered que o A+(aq) (hipotético), o H+(aq) vai se reduzir mais facilmente. Assim, a reação que ocorre, neste caso, é a descarga do H+(aq) produzindo gás Hidrogênio e não a do A+(aq). No caso dos ânions em solução, podemos dizer que, quanto maior a eletronegatividade do ânion, maior será sua tendência de atrair os elétrons e, portanto, maisdifícil será doá-los. Suponha, no exemplo anterior, que B– seja menos eletronegativo que OH–. Logo, B– perderá elétrons mais facilmente (descarrega primeiro). Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 59 79 A seguir, mostramos a ordem crescente de facilidade de descarga para cátions e ânions. Cátions: IA+, IIA2+, Al3+, H+, cátions restantes (atraídos pelo pólo –). Maior facilidade de descarga dos ânions Ânions: F–, ânions oxigenados, , OH –, Resumo De um modo geral podemos afirmar que as reações que ocorrem em cada eletrodo podem ser representadas resumidamente por: Pólo negativo - Cátodo - Redução Metais: MX+(aq) + X e- → M0(s) (Exceto: Hg(ℓ)) Ácidos: 2 H+(aq) + 2 e- → H2(g) Água: 2 H2O(ℓ) + 2 e- → H2(g) + 2 OH-(aq) Pólo positivo - Ânodo - Oxidação Halogênios: 2 X-(aq) → X2 + 2 e- (X2 = F2(g), Cℓ2(g), I2(s), Br2(ℓ)) Bases: 2 OH-(aq) → H2O(ℓ) + 1/2 O2(g) + 2 e- Água: H2O(ℓ) → 1/2 O2(g) + 2H+(aq) + 2 e- Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 60 79 ELETRÓLISE QUANTITATIVA: AS LEIS DE FARADAY Quando realizamos a eletrólise da água, o volume que obtemos de H2(g) no cátodo é o dobro do volume que obtemos de O2(g) no ânodo. Agora vamos aprender a calcular a quantidade de substância liberada num eletrodo. Sendo: i – intensidade de corrente. Q – quantidade de carga elétrica. t –tempo de passagem da corrente pelo eletrólito. Temos: Q= i.t Conceito de faraday (F) A quantidade de eletricidade de 1 mol de elétrons (6,02 x 1023 elétrons) é chamada de faraday (F). A carga elétrica que um elétron transporta é 1,6 x 10-19C. Um mol de elétrons terá carga: 6,02 x 1023 x 1,6 x 10-19C 965000 C 965000 C = 1 Faraday Leis de Faraday 1ª Lei de Faraday A massa de substância eletrolisada é diretamente proporcional à carga elétrica que atravessa a solução. m= k1.Q 2ª Lei de Faraday Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 61 79 A massa de substância eletrolisada é diretamente proporcional à massa molar e inversamente proporcional à valência (carga) do íon. m= k2.(M/k) Cálculo das quantidades envolvidas em uma eletrolise Vamos analisar o problema abaixo: Calcule a intensidade de corrente que o gerador deve fornecer para que, após 16 minutos e 5 segundos de passagem da corrente por uma solução de CuSO4, sejam depositados 12,7 g de cobre no cátodo. Dados: Massa molar do cobre: 63,5 g/mol Carga elétrica de 1 mol de elétrons (faraday) 96.500 C. Resolução por estequiometria Equivalente eletroquímico (ε) A quantidade de substância eletrolisada ou depositada, quando ocorre a passagem de uma carga de 1 coulomb (C) pela solução, é denominada equivalente eletroquímico. Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 62 79 Cubas em série Lembrando que 1F eletrolisa 1E, se o circuito ocorrer em série, concluímos que, como a carga que circulará em cada eletrodo será a mesma, o número de equivalente formado também será o mesmo para todos os eletrodos. Sabendo que a carga que passa nos eletrodos é a mesma: Esta aplicação pode ser feita para as pilhas. O número de equivalentes que aparece no cátodo é igual ao que desaparece no ânodo. QUESTÕES PROPOSTAS 01. Calcule o volume de hidrogênio liberado a 27ºC e 700 mmHg pela passagem de uma corrente de 1,6 A durante 5 min por uma cuba contendo hidróxido de sódio. 02. Na reação , Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida ==1232e0== 63 79 a participação de 1 mol de elétrons fornecerá qual volume de gás hidrogênio , medido nas CNTP? 03. Uma peça de bijuteria recebeu um banho de prata (prateação) por meio de um processo eletrolítico. Sabendo-se que nessa deposição o Ag+ reduz-se a Ag e que a quantidade de carga envolvida no processo é de 0,01F, qual é a massa de prata depositada? 04. Numa pilha de flash antiga, o eletrólito está contido numa lata de zinco que funciona como um dos eletrodos. Que massa de zinco é oxidada a Zn+2 durante a descarga desse tipo de pilha, por um período de 30 minutos, envolvendo uma corrente de 5,36x10-1 A? 05. Determinar o equivalente-grama de uma substância formada em um eletrodo, sabendo que, ao passar uma corrente de 9,65A de intensidade durante 8 minutos e 20 segundos, formam-se 1,4g de substância. 06. Qual é a quantidade de eletricidade obtida em uma pilha de Daniell pela oxidação de 0,2612g de zinco? Qual a intensidade da corrente produzida, sabendo-se que a pilha funcionou durante 25 minutos e 44 segundos? Dado= Zn=65,3u 07. Em uma eletrólise em série, temos em uma célula eletroquímica solução de nitrato de prata - AgNO3 e, na outra, solução de sulfato cúprico - CuSO4. Sabendo que na primeira cela eletroquímica há deposição de 21,6g de prata no cátodo, calcular a massa de cobre depositada na outra cela eletroquímica. 08. (PCSP - PERITO CRIMINAL– VUNESP/2014). Considerando a constante de Faraday igual a 9,65x104 C/mol e Q = i.t, o tempo, em segundos, necessário para depositar 0,01mol de cobre Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 64 79 sobre um eletrodo de carbono, partindo-se de uma solução contendo íons Cu2+(aq) e aplicando-se uma corrente de 0,5 A, é igual a: (A) 5 439. (B) 3 860. (C) 965. (D) 1 930. (E) 7 365. Dado: M Cu = 63,5g/mol 09. (SEE/SP - QUIMICA - PEB II – FGV/2013). A eletrodeposição é um procedimento no qual a eletrólise é utilizada para aplicar um revestimento fino ornamental ou protetor de um metal sobre o outro, sendo uma técnica comum para aumentar a durabilidade de um objeto de metal. Um dos metais que pode ser usado como revestimento protetor é o níquel, depositado a partir de uma solução de sulfato de níquel(II). A massa, em gramas, de níquel que deverá ser depositada sobre uma chapa de aço a partir de uma corrente de 2,0 A por 30 minutos é, aproximadamente, de Dados: (A) 1,1. (B) 1,8. (C) 2,2. (D) 3,2. (E) 5,9. 10. (PM-MG - PROFESSOR II DE QUÍMICA - FCC/2012). Utilizando uma corrente de 100 mA, a eletrodeposição de 1,0 g de níquel a partir de Ni2+(aq), sobre uma bijuteria de aço inox levaria o tempo, em minutos, de (A) 233. Wagner Luiz Heleno Marcus Bertolini Aula 23 Química p/ EspCEx (Escola Preparatória de Cadetes do Exército) Com Videoaulas - Pós-Edital www.estrategiaconcursos.com.br 1192672 16469735770 - Maria Aparecida 65 79 (B) 354. (C) 487. (D) 548. Dados: Massa molar do níquel = 58,7 g/mol Constante de Faraday = 9,65.104 C/mol 11. (COLÉGIO MILITAR DE FORTALEZA - PROFESSOR DE QUÍMICA DO CMF - CMF/2013). Determine o tempo, em horas e minutos, necessário para depositar 1349 Kg de alumínio, a partir da eletrólise de seu óxido dissolvido em criolita fundida (Na3AlF6), em uma célula eletrolítica
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