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Questão 01 Num laboratório, um grupo de alunos possui quatro semicélulas montadas, todas em condição padrão de concentração e temperatura, correspondentes às semirreações mostradas no quadro abaixo: Numa dada combinação para montar uma pilha eletroquímica, o valor de diferença de potencial (ΔE) da pilha, no instante em que se ligaram os contatos, foi de 0,69 V. A combinação utilizada nessa pilha foi entre as semicélulas: a) I e II. b) I e III. c) I e IV. d) II e III. e) III e IV. Questão 02 Uma cozinheira preparou um molho de tomate para ser consumido posteriormente, armazenando-o no refrigerador, em um recipiente de aço inoxidável coberto com uma folha de alumínio, conforme mostram as imagens. , Passados alguns dias, surgiram pequenos furos na folha de alumínio, como resultado da corrosão, que ocorreu devido ao fato de o molho de tomate ser uma solução eletrolítica e de dois metais diferentes terem sido colocados em contato, formando, assim, uma pilha. Os potenciais-padrão de redução (Eº) referentes aos componentes da pilha formada são: (aq) + 3e– (s) – 1,66 V 2H2O + O2 (g) + 2e – 2OH– (aq) +0,40 V Nessa pilha, o recipiente de aço inoxidável atuou como eletrodo inerte (condutor elétrico que não reage) com polaridade __________, e o alumínio, por sua vez, atuou como __________. O potencial-padrão dessa pilha é __________. Assinale a alternativa que preenche as lacunas do texto. a) negativa – ânodo – +2,06 V b) negativa – cátodo – +4,52 V c) positiva – ânodo – +2,06 V d) positiva – ânodo – +4,52 V e) positiva – cátodo – +2,06 V Questão 03 Uma pilha de Daniel é um dispositivo capaz de transformar energia química em energia elétrica, e como exemplo tem-se uma formada por eletrodos de ferro (Fe3+ + 3e– Fe(s) –0,036 V) e estanho (Sn2+ + 2e– Sn(s) –0,136 V). Nesse caso, constata- se que a) no recipiente contendo o eletrodo de estanho diminuirá a concentração de íons em solução. b) a direção do fluxo de elétrons ocorrerá do eletrodo de ferro para o de estanho. c) no eletrodo de ferro haverá uma diminuição da sua massa. 3A + → A ( ) 1 2 → =0reduçãoE =0reduçãoE Exercícios: Eletroquímica Professor: Arthur Barra d) o eletrodo de estanho sofrerá um processo de redução. e) haverá uma corrosão do eletrodo de estanho. Questão 04 Na pilha representada a seguir, observa-se que o eletrodo de chumbo vai se desgastando e o eletrodo de prata vai ficando mais espesso. No início do experimento, as duas barras apresentavam as mesmas dimensões. Dados: Pb2+ + 2 e– Pbº –0,13V Ag+ + 1 e– Agº +0,80V Diante do exposto, assinale o que for correto. 01. A concentração do nitrato de prata vai aumentar durante o processo. 02. O cátodo da reação é o eletrodo de prata. 04. Os elétrons se movimentam do eletrodo de chumbo para o eletrodo de prata. 08. A semi-reação de oxidação é Pb(s) Pb2+(aq) + 2 e–. 16. A força eletromotriz padrão da pilha é 1,73V. Questão 05 Considere as seguintes semirreações de redução, nas condições-padrão. Al3+(aq) + 3e– Al (s) Eº = –1,66 V Mn2+(aq) + 2e– Mn(s) Eº = –1,18 V Zn2+(aq) + 2e– Zn(s) Eº = –0,76 V Cd2+(aq) + 2e– Cd(s) Eº = –0,40 V A reação global da pilha que, nas condições- padrão, apresenta maior diferença de potencial e o valor correto dessa diferença são representados por: a) 2Mn2+(aq) + 3Al(s) 2Mn(s) + 3Al3+(aq); 2,84 V b) Zn2+(aq) + Cd(s) Zn(s) + Cd2+ (aq); +0,36 V c) 2Al(s) + 3Cd(aq) 2Al3+(aq) + 3Cd(s); +1,26 V d) Mn(s) + Zn2+(aq) Mn2+(aq) + Zn(s); –1,94 V e) Mn2+(aq) + Cd(s) Mn(s) + Cd2+(aq); +1,58 V Questão 06 Considerando as semirreações com os respectivos potenciais de oxidação (em volts) e o esquema a seguir: Zn(s) 2e– + Zn2+ E = +0,76 Ni(s) 2e– + Ni2+ E = +0,24 Pb(s) 2e– + Pb2+ E = +0,13 Os béqueres apresentam soluções dos respectivos íons dos eletrodos. Assinale V (verdadeiro) ou F (falso) para as alternativas. a) A força eletromotriz do esquema "A" isolado é igual a +0,63 V. b) A força eletromotriz do esquema "B" isolado é igual a +0,52 V. c) A força eletromotriz total como ilustrado é igual a +1,15 V. d) A ponte salina do esquema A só pode ser feita usando sais de Zn ou de Pb. Questão 07 Analise o esquema que representa uma célula voltaica e as semirreações com seus respectivos potenciais de redução. Zn2+ (aq) + 2e– Zn (s) E0 = – 0,76 V → = ºE → = ºE → → → → → → = ºE → = ºE → = ºE → = ºE → = ºE → → → → Ag+ (aq) + 1e– Ag (s) E0 = + 0,80 V Sobre essa célula voltaica, pode-se afirmar que: a) o eletrodo de prata é o ânodo. b) há diminuição da concentração de Zn2+ na solução aquosa. c) a diferença de potencial medida no voltímetro é de + 0,04 V. d) a placa de zinco não sofre corrosão. e) há deposição de prata metálica na superfície da placa de prata. Questão 08 A corrosão metálica é a transformação ou deterioração de um material metálico ou liga metálica, através de um processo químico chamado corrosão. Essa corrosão está associada à exposição do metal num meio no qual existe a presença de moléculas de água, juntamente com o oxigênio ou íons de hidrogênio, num meio condutor. Uma maneira de proteger o ferro da corrosão é cobrir a superfície do metal com outro metal. O ferro geralmente é coberto com zinco. A reação sofrida por esse metal ao proteger o ferro é representada por a) Zn2+(aq) + Fe2+(aq) Zn(s) + Fe(s) b) Zn0(s) + Fe2+(aq) Zn+2(aq) + Fe(s) c) Zn2+(aq) + 2H+(aq) Zn(s) + H2(g) d) H2(g) + Fe 2+(aq) 2H+(aq) + Fe(s) e) Zn0(s) + 2H+(aq) Zn+2(aq) + H2(g) TEXTO: 1 - Comum à questão: 9 Brasil perde 4% do PIB com corrosão, diz estudo Um estudo da empresa norte-americana CCTechnologies avaliou que entre 1% e 5% do PIB dos países é consumido pela corrosão. No Brasil, o número é de 4%, o equivalente a R$ 236 bilhões em 2015, conforme, com base neste estudo, aferiu a entidade International Zinc Association (IZA), com apoio da USP-SP. O impacto é maior nas áreas litorâneas, onde os níveis de corrosão podem ser até 150 vezes superiores aos da zona rural. “Em um país, como o Brasil, com extensão litorânea de mais de 7 mil km, o impacto é bastante significativo”, afirma o gerente executivo do Instituto Brasileiro de Metais Não Ferrosos (ICZ). O relatório indica que a corrosão poderia ser facilmente atenuada com as tecnologias já existentes para proteção de estruturas metálicas. A proporção de ganho x custo de investimento para aplicação reduziria o impacto na economia em cerca de 25%. A construção de uma ponte ou viaduto em um ambiente de nível moderado de corrosão em uma cidade, como São Paulo, utilizando-se vergalhões galvanizados por imersão a quente, isto é, revestidos com zinco, poderia se chegar a uma obra com vida útil estendida em 110 anos. O custo de manutenção seria muito menor e mais econômico, mesmo com um acréscimo de 3% no custo inicial do projeto. Para o executivo do ICZ, existe um gap no conhecimento sobre as tecnologias, principalmente em relação às obras públicas. “Considerando que os municípios brasileiros localizados na faixa litorânea concentram 95% PIB, e que mais de 70% da população brasileira vive em cidades a até 200,0km da praia, todas as obras expostas deveriam ter sistemas de proteção mais eficientes”, explica.“A tomada de preço das obras públicas deveria considerar não apenas o investimento inicial, mas também a durabilidade e o ganho de investimento ao longo do tempo”. (Um ESTUDO..., 2018). UM ESTUDO... Disponível em: <http://www.revistafatorbrasil.com.br/internaci onal/ver_noticia.php/not=334281.>. Acesso em: 8 jul. 2018. Questão 09 * Valor médio em maio de 2018 segundo dados do IndexMúndi. **Valor em junho de 2018, segundo dados do New Greenfil Comércio e Reciclagem de Metais com 99,5% de pureza. Acerca das tecnologias já existentes para atenuar os impactos da corrosão citadas no texto, → → → → → → utilizando-se os dados da tabela de potenciais de redução e valor por tonelada dos metais, é correto afirmar: 01) A prata pode ser usada como ânodo de sacrifício do processo. 02) A galvanização de vergalhões pode ocorrer com zinco, pois esse metal é um agente redutor mais forte do que o ferro. 03) A galvanização de vergalhões com zinco não é quimicamente viável e, por isso, tem sido evitada em obras públicas. 04) É possível pensar em uma liga de ferro- níquel para minimizar os impactos da corrosão e ser usada nas estruturas das obras públicas. 05) Dentre os metais apresentados, o níquel e a prata apresentariam resultados melhores do que o zinco, entretanto esses materiais se tornam inviáveis por apresentarem um custo elevado para as obras. Questão 10 Leia a charge a seguir. (Disponível em: <http://tirinhasdefisica.blogspot.com.br/>. Acesso em: 27 abr. 2016.) As lâmpadas incandescentes, como as presentes na charge, foram progressivamente substituídas por outros tipos de menor consumo de energia elétrica. Com base nos conhecimentos sobre reações de oxidação e redução e considerando que a rosca dessa lâmpada seja confeccionada em ferro (Fe(s)) e que esteja sendo utilizada em um ambiente úmido, assinale a alternativa correta. (Valores dos potenciais padrão de redução: Cu2+/Cu(s) = +0,34 V; Zn2+/Zn(s) = –0,76 V; Sn2+/Sn(s) = –0,14 V; Fe2+/Fe = –0,44 V; Ag+/Ag(s) = +0,80 V; Mg2+/Mg(s) = –2,38 V) a) A Ag(s) possui maior tendência a sofrer oxidação que o Fe(s). Portanto, o emprego de Ag(s) é adequado como ânodo de sacrifício se a rosca for revestida com esse metal. b) Como o Cu(s) possui maior potencial padrão de oxidação que o Fe(s), sofre corrosão com maior intensidade, sendo inadequado para a confecção da rosca. c) Por possuir menor potencial padrão de oxidação que o Fe(s), o Mg(s) atua como protetor catódico quando lascas desse metal revestem parte da rosca. d) O Sn(s), por apresentar maior tendência a sofrer oxidação que o Fe(s), pode atuar como ânodo de sacrifício se a rosca for revestida com esse metal. e) O Zn(s) tem maior tendência a sofrer oxidação que o Fe(s), podendo proteger a rosca da ferrugem quando ela for revestida com esse metal. Questão 11 Para preservar o casco de ferro dos navios contra o efeitos danosos da corrosão, além da pintura são introduzidas placas ou cravos de certo material conhecido como “metal de sacrifício”. A função do metal de sacrifício é sofrer oxidação no lugar do ferro. Considerando seus conhecimentos de química e a tabela de potenciais de redução impressa abaixo, assinale a opção que apresenta o metal mais adequado para esse fim. a) Potássio. b) Cádmio. c) Cobre. d) Magnésio. Questão 12 A galvanostegia é um processo químico que consiste na aplicação, mediante deposição eletrolítica, de revestimentos metálicos aderentes, para modificar as propriedades ou as dimensões da superfície de um metal. Ela pode melhorar o aspecto, a dureza ou a resistência à corrosão e à formação de manchas superficiais. Nos processos de galvanostegia, o objeto a ser tratado é imerso em uma solução que contenha o metal a ser depositado, sob a forma de íons, sejam simples ou complexos. Disponível em: <https://editorarealize.com.br/revistas/conapesc /trabalhos/TRABALHO_EV058_MD1_SA86_ ID1941_17052016200759.pdf>. Acesso em: 22 jul. 2019. Adaptado. Sabe-se que o objeto a ser niquelado é ligado eletricamente ao polo negativo de um gerador com corrente contínua. Sendo assim, admite-se que a reação que ocorre no cátodo seja representada por a) Ni+2 Ni0 + 2 e– b) Ni0 Ni+3 + 3 e– c) Ni0 + 2 e– Ni2+ d) Ni0 Ni+2 + 2 e– e) Ni+2 + 2 e– Ni0 Questão 13 Leia o texto abaixo e em seguida responda à questão: Alumina A matéria-prima necessária para produzir alumínio primário é o óxido de alumínio (Al2O3), também conhecido como alumina. Trata-se de um pó branco produzido pelo refino da bauxita. São necessárias cerca de duas toneladas de alumina para produzir uma tonelada de alumínio pelo processo de eletrólise sem a presença de água no meio reacional. O processo eletrolítico no qual o texto se refere para extração do alumínio é caracterizado por: a) produção de alumínio no cátodo através de uma semirreação de oxidação. b) uma eletrólise ígnea, pois dessa forma o alumínio é produzido no ânodo através de uma semirreação de oxidação. c) ausência de uma fonte externa de geração elétrica devido o meio reacional não aquoso, possibilitando a formação do alumínio metálico. d) uma eletrólise não aquosa porque a água teria a prioridade de descarga no cátodo, produzindo gás hidrogênio. e) produzir o referido metal pela reação de redução: 2Al(s) 2Al3+(l) + 6e–. Questão 14 O magnésio é utilizado na confecção de ligas leves e em outros importantes compostos, como o leite de magnésia, Mg(OH)2, um antiácido estomacal e laxante. A figura representa a obtenção do magnésio metálico, feita a partir da eletrólise ígnea do cloreto de magnésio. a) Escreva a equação que representa a redução do magnésio. Indique o nome do eletrodo em que essa redução ocorre. b) Considerando que a concentração de HCl no estômago confira ao suco gástrico pH = 2, determine a concentração de íons H+ presentes no suco gástrico. Calcule a quantidade, em mol, de Mg(OH)2 necessária para neutralizar 100 mL de suco gástrico, conforme a equação a seguir: 2HCl + Mg(OH)2 MgCl2 + 2H2O TEXTO: 2 - Comum à questão: 15 A vida em grandes metrópoles apresenta atributos que consideramos sinônimos de progresso, como facilidades de acesso aos bens de consumo, oportunidades de trabalho, lazer, serviços, educação, saúde etc. Por outro lado, em algumas delas, devido à grandiosidade dessas cidades e aos milhões de cidadãos que ali moram, existem muito mais problemas do que benefícios. Seus habitantes sabem como são complicados o trânsito, a segurança pública, a poluição, os problemas ambientais, a habitação etc. Sem dúvida, são desafios que exigem muito esforço não só dos governantes, mas também de todas as pessoas que vivem nesses lugares. Essas cidades convivem ao mesmo tempo com a ordem e o caos, com a pobreza e a riqueza, com a beleza e a feiura. A tendência das coisas de se desordenarem espontaneamente é uma → → → → → → → característica fundamental da natureza. Para que ocorra a organização, é necessária alguma ação que restabeleça a ordem. É o que acontece nas grandes cidades: despoluir um rio, melhorar a condição de vida dos seus habitantes e diminuir a violência, por exemplo, são tarefas que exigem muito trabalho e não acontecem espontaneamente. Se não houver qualquer ação nesse sentido, a tendência é que prevaleça a desorganização. Em nosso cotidiano, percebemos que é mais fácil deixarmos as coisasdesorganizadas do que em ordem. A ordem tem seu preço. Portanto, percebemos que há um embate constante na manutenção da vida e do universo contra a desordem. A luta contra a desorganização é travada a cada momento por nós. Por exemplo, desde o momento da nossa concepção, a partir da fecundação do óvulo pelo espermatozoide, nosso organismo vai se desenvolvendo e ficando mais complexo. Partimos de uma única célula e chegamos à fase adulta com trilhões delas, especializadas para determinadas funções. Entretanto, com o passar dos anos, envelhecemos e nosso corpo não consegue mais funcionar adequadamente, ocorre uma falha fatal e morremos. O que se observa na natureza é que a manutenção da ordem é fruto da ação das forças fundamentais, que, ao interagirem com a matéria, permitem que esta se organize. Desde a formação do nosso planeta, há cerca de 5 bilhões de anos, a vida somente conseguiu se desenvolver às custas de transformar a energia recebida pelo Sol em uma forma útil, ou seja, capaz de manter a organização. Para tal, pagamos um preço alto: grande parte dessa energia é perdida, principalmente na forma de calor. Dessa forma, para que existamos, pagamos o preço de aumentar a desorganização do nosso planeta. Quando o Sol não puder mais fornecer essa energia, dentro de mais 5 bilhões de anos, não existirá mais vida na Terra. Com certeza a espécie humana já terá sido extinta muito antes disso. (Adaptado de: OLIVEIRA, A. O Caos e a Ordem. Ciência Hoje. Disponível em: <http://cienciahoje.uol.com.br/colunas/fisica- sem-misterio/o-caos-e-a-ordem>. Acesso em: 10 abr. 2015.) Questão 15 Em sintonia com o que é mencionado no texto I, também sob a perspectiva da termodinâmica, deve-se realizar trabalho não espontâneo para combater a desordem. Sistemas químicos que exploram reações químicas de oxidação e redução podem realizar trabalhos espontâneos ou não espontâneos. Sobre reações químicas em pilhas e em processos de eletrólise de soluções aquosas e de compostos fundidos, assinale a alternativa correta. a) Em um processo de eletrólise, os elétrons fluem do cátodo para o ânodo em um processo espontâneo. b) Em um processo de eletrólise, a energia elétrica é convertida em energia química através de um processo não espontâneo. c) Em uma pilha galvânica, a energia elétrica é convertida em energia química através de um processo não espontâneo. d) Em uma pilha galvânica, a reação espontânea apresenta um valor negativo de E◦, com geração de energia sob a forma de trabalho. e) Em uma pilha galvânica, há um processo não espontâneo, na qual o cátodo é o polo negativo e o ânodo é o polo positivo. Questão 16 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 1000 ºC. As paredes do recipiente que ficam em contato com a mistura funcionam como cátodo, e os cilindros constituídos de grafite, mergulhados na mistura, funcionam como ânodo. Dados: Al3+(l) + 3e– Al(l) = – 1,66 V O2 (g) + 4e – 2 O2–(l) = + 1,23 V Responda ao que se pede. a) Explicite qual semirreação ocorre no ânodo e qual ocorre no cátodo. Reação do ânodo: Reação do 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. → 0 → 0 Questão 17 Um estudante pretende fazer um experimento de eletrólise da água. Como sabe que a água pura tem baixa condutividade de eletricidade, ele adiciona diferentes sais e uma base. Assinale a(s) alternativa(s) que apresenta(m) correta descrição dos resultados obtidos pelo estudante. 01. Ao adicionar NaCl ele obtém hidrogênio e oxigênio na eletrólise. 02. Ao adicionar CuSO4 ele obtém hidrogênio e oxigênio na eletrólise. 04. Ao adicionar NaOH ele obtém hidrogênio e oxigênio na eletrólise. 08. Ao adicionar Na2SO4 ele obtém hidrogênio e oxigênio na eletrólise. 16. No ânodo e no cátodo ele obtém, respectivamente, hidrogênio e oxigênio na eletrólise. Questão 18 A figura representa uma célula galvânica constituída por um eletrodo padrão de hidrogênio mergulhado em uma solução com [H+] = 1,0 mol/L e por um eletrodo de ouro mergulhado em solução contendo íons Fe2+ e íons Fe3+. (https://mycourses.aalto.fi. Adaptado.) Considere os eletrodos de platina e de ouro inertes e os potenciais de redução das espécies químicas presentes nas soluções: 2H+ + 2e– H2 Eº = 0,00 V Fe3+ + e– Fe2+ Eº = +0,77 V Durante o funcionamento da célula galvânica representada na figura, a) o gás hidrogênio atuará como agente oxidante. b) os elétrons migrarão pelo fio de cobre no sentido do eletrodo de ouro. c) a ddp da célula será de +1,54 V. d) ocorrerá oxidação do eletrodo de platina. e) ocorrerá aumento da concentração de íons Fe3+. Questão 19 Uma solução aquosa de brometo de níquel (NiBr2) sofre eletrólise com eletrodos inertes. Qual é a substância produzida no cátodo? a) níquel metálico b) bromo c) gás oxigênio d) gás hidrogênio e) água Questão 20 A eletrólise é um processo não espontâneo utilizado na decomposição de compostos químicos através da passagem de corrente elétrica e é classificada em ígnea ou aquosa. Um químico decidiu fazer a eletrólise aquosa do NaNO3, sob condições adequadas e com o uso de eletrodos inertes, de acordo com a figura abaixo. Assim, pode-se afirmar que o químico a) coletou gás hidrogênio no ânodo dessa eletrólise. b) observou que ao final da eletrólise, o pH da solução ficou básico. c) observou a formação de sódio metálico no polo negativo da eletrólise. d) obteve uma ddp positiva no processo. e) obteve como reação global a seguinte equação: 2 H2O(l) → 2 H2(g) + O2(g). → → GABARITO: 1) Gab: A 2) Gab: C 3) Gab: E 4) Gab: 14 5) Gab: C 6) Gab: VVFF 7) Gab: E 8) Gab: E 9) Gab: 02 10) Gab: E 11) Gab: D 12) Gab: E 13) Gab: D 14) Gab: a) Mg2+(l) + 2e– Mg(l) A redução ocorre no eletrodo chamado de cátodo. b) pH = 2 pH = –log [H+] [H+] = 1,0 10–2 mol/L 1L 1000mL ––––– 10–2 mol de H+ 100mL ––––– x x = 1,0 10–3 mol de H+ (1,0 10–3 mol de HCl) 2HCl + Mg(OH)2 MgCl2 + 2H2O 2mol ––––– 1mol 1,0 10–3 mol ––––– x x = 5 10–4 mol 15) Gab: B 16) Gab: a) Reação do ânodo: 2 O2–(l) O2 (g) + 4e – Reação do cátodo: Al3+(l) + 3e– Al(l) b) 4 Al3+(l) + 6 O2–(l) 3 O2 (g) + Al(l) c) Não. Pois se trata de uma eletrólise que é um processo com variação de potencial negativa. 17) Gab: 12 18) Gab: B A espécie química com o maior potencial de redução sofre redução no catodo. A oxidação ocorre no anodo. Catodo: 2 Fe3+(aq) + 2e– 2Fe2+(aq) E0 = + 0,77V Anodo: H2(g) 2H +(aq) + 2e– E0 = 0,00V –––––––––––––––––––––––––––––––– –––––– 2Fe3+ (aq) + (g) 2Fe2+ (aq) + 2H+ (aq) V O H2 sofre oxidação sendo o agente redutor. Os elétrons migram pelo fio de cobre do anodo para o catodo (sentido do eletrodo de ouro). A concentração de íons Fe3+ diminui. No eletrodo de platina (inerte) ocorre a oxidação do H2. 19) Gab: A 20) Gab: E → → → → → → V23,16,10 −−= V89,20 −= → → 0 2H → 0E 0,77 = +
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