química química na abordagem do cotidiano

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REsPostas

_{REsPostas dos ExERCíCIos EssEnCIaIs}

1 Alternativa E.

I. é incorreta, pois a eletrólise não é espontânea; ela é forçada com

o uso de um gerador de corrente elétrica apropriado.

II. é incorreta, pois o zinco tem maior tendência de se oxidar,

atuan-do como ânoatuan-do.

III. é correta. Pela equação da semirreação de redução do zinco:

Zn21_{1 2 e}2 _{# Zn}0

notamos que há uma relação estequiométrica (de proporciona-lidade direta) entre a quantidade de elétrons (e sua carga) e a quantidade de zinco depositada.

3 a) Cr 31_{(aq) 1 3 e}2 _{# Cr (s)}

b) Sobre a peça a ser cromada deve ocorrer a redução dos íons

crômio (III). Portanto, a peça deve ser ligada ao polo negativo, pois é esse o polo do gerador que emite elétrons.

c) _{3 e}2 _Cr0

Proporção 3 mol 1 mol

Grandezas: Carga

elétrica Massa

3 ? 9,65 ? 104_C _{52 g}

V x 5 104 g

(300 ? 1.930) C x

4 a) Semirreação catódica (redução): Au31_{(aq) 1 3 e}2 _{# Au}0_(s) ₍₃₂₎

Semirreação anódica (oxidação): 2 C,2_(aq) _{# C,}

2 (g) 1 2 e2 (33)

Reação global: 2 Au31_{(aq) 1 6 C,}2_(aq) _{# 3 C,}

2 (g) 1 2 Au0 (s)

b) Au31_{(aq) 1 3 e}2 _{# Au}0_(s)

A partir dos coeficientes estequiométricos, vamos estabelecer uma

relação entre carga elétrica e massa de ouro. 3 e2 _Au0_(s)

Proporção: 3 mol 1 mol

Grandezas: Carga elétrica Massa 3 ? 96.500 C 196,97 g Q 6,0 g Q 5 8.818,60 C Q 5 i ? Dt V Dt 5 Q __ _i V Dt 5 8.818,60 C/2,5 A V V Dt 5 3.527,44 s  59 min.

5 a) Teremos as seguintes reações:

2 A,2O3(s) @# 4 A,31 (,) 1 6 O22(,) Cátodo; polo (2): 4 A,31_{(,) 1 12 e}2 _{# 4 A, (,)} Ânodo; polo (1): 6 O22_(,) _{# 3 O} 2 (g) 112 e2 (global) 2 A,2O3(s) # 4 A, (,) 13 O2 (g) fusão

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Como Q 5 i ? dt, então: Q 5 1 ? 105_{? 2,88 ? 10}5_{5 2,88 ? 10}10_C 1 A,31_{1 3 e}2 _{@@@# 1 A,}0 3 mol e2 _{@@@@ 27 g A,} 3 ? 9,6 ? 104_C _{@@@@ 27 g A,} 2,88 ? 1010_C _{@@@@ m (A,)} mA, 5 2,7 ? 106 g 5 2,7 t (A,)

b) De acordo com o texto, a produção de uma tonelada de alumínio

reciclado consome 5% da energia necessária para a obtenção da mesma massa desse metal quando obtido diretamente da bauxita, cujo principal componente é o A,2O3 (alumina).

Então, na eletrólise:

1 t (A,) @@@@ 100% de energia mA, @@@@ 5% de energia

mA, 5 0,05 t (massa de A, obtido pela mesma quantidade de

energia do que o alumínio reciclado) Teremos:

____________________ 1 t (A, reciclado)

0,05 t (A, eletrólise) 5 20

7 Alternativa E.

Na1_{1 e}2 _{# Na}0

A partir dos coeficientes estequiométricos, vamos estabelecer uma relação entre carga elétrica e quantidade de matéria de Na0_.

Cálculo da carga correspondente a 1 mol de e

• 2_: Grandezas: Carga elétrica Número de elétrons 1,602 ? 10219_C _{1 e}2 x 6,02 ? 1023_e2 x  96.500 C 1 e2 _{1 Na}0

elétrica Quantidade de matéria

96.500 C 1 mol

Q 5 96.500 C

8 a) 9,65 ? 104_{C, pois essa é a constante de Faraday, que corresponde}

à carga elétrica (em módulo) de um mol de elétrons.

b) A unidade de corrente elétrica no sistema internacional, o ampère

(A), equivale a coulomb por segundo. Assim, vamos determinar quantos coulombs de carga atravessam o circuito por segundo.

Grandezas: Carga Tempo

9,65 ? 104_C _{3.600 s}

V x 5 26,8 C

x 1 s

Então, se 26,8 C de carga atravessam o circuito por segundo, a

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9 A carga envolvida na questão anterior é de um mol de elétrons. Assim, podemos estabelecer uma relação entre quantidade de elétrons e massa de metal, que nos permite concluir que a massa depositada é maior no caso da prata.

Deposição de prata: Ag1_{1 e}2 _{# Ag}0

Pelos coeficientes, estabelecemos a proporção: e2 _Ag0

Grandezas: Quantidade de matéria Massa 1 mol 108 g V x 5 108 g 1 mol x Deposição de cobre: Cu21_{1 2 e}2 _{# Cu}0

Pelos coeficientes, estabelecemos a proporção: 2 e2 _Cu0

Grandezas: Quantidade de matéria Massa 2 mol 63,5 g V y 5 _____ 63,5₂ g 1 mol y Deposição de zinco: Zn21_{1 2 e}2 _{# Zn}0

Pelos coeficientes, estabelecemos a proporção: 2 e2 _Zn0

Grandezas: Quantidade de matéria Massa 2 mol 65,4 g V z 5 65,4_____ ₂ g 1 mol z Deposição de alumínio: A,31_{1 3 e}2 _{# A,}0

Pelos coeficientes, estabelecemos a proporção: 3 e2 _A,0

Proporção: 3 mol 1 mol

Grandezas: Quantidade de matéria Massa 3 mol 27 g V w 5 27 ___ 3 g 1 mol w

10 a) CuSO4 (s) # Cu21 (aq) 1 SO 242 (aq)

De acordo com essa equação, os coeficientes de CuSO4 (s) e SO242 (aq)

são iguais. Portanto, em uma solução 0,10 mol ? L21_{, temos:}

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b) Em 1 L de solução 0,10 mol ? L21_{há 0,10 mol de íons Cu}21_{. Assim:}

Cu21_{1 2 e}2 _{# Cu}0

Pelos coeficientes, estabelecemos a proporção: 2 e2 _Cu0

elétrica Quantidade de matéria

2 ? 96.500 C 1 mol

V Q 5 19.300 C Q 0,10 mol

Essa é a carga elétrica necessária para depositar todo o cobre da solução. Vamos ao cálculo do tempo.

Q 5 i ? Dt V Dt 5 Q __ _i 5 19.300 C _________ _{5 A} V Dt 5 3.860 s

11 50 minutos.

Zn0_(s) _{# Zn}21_{(aq) 1 2 e}2

A partir dos coeficientes estequiométricos, vamos estabelecer uma relação entre carga elétrica e massa de zinco.

Zn0_(s) _{2 e}2

Grandezas: Massa Carga

elétrica 65,5 g 2 ? 96.500 C 0,3275 g Q Q 5 965 C Q 5 i ? Dt V Dt 5 Q __ i V Dt 5 965 C _________ 0,3216 A V Dt 5 3.000 s  50 min. 13 Alternativa B. Pb0_(s) _{# Pb}21_{(aq) 1 2 e}2

A partir dos coeficientes estequiométricos, vamos estabelecer uma relação entre carga elétrica e massa de chumbo.

Pb0_(s) _{2 e}2

elétrica 207 g 2 ? 96.500 C 0,207 g Q Q 5 193 C Q 5 i ? Dt V i 5 Q ___ _Dt V i 5 193 C ______ _{1 s} V i 5 193 A 16 Alternativa C.

Semirreação envolvida no ânodo na eletrólise do NaC

• , (aq):

2 C,2_(aq) _{# 1 C,}

2 (g) 1 2 e2

A partir dos coeficientes estequiométricos, vamos estabelecer uma relação entre carga elétrica e volume de gás cloro.

1 C,2 (g) 2 e2

Grandezas: Volume Carga elétrica

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Semirreação envolvida no ânodo na eletrólise do HBr (aq):

•

2 Br2_(aq) _{# 1 Br}

2 (g) 1 2 e2

A partir dos coeficientes estequiométricos, vamos estabelecer uma relação entre carga elétrica e volume de bromo.

1 Br2 (g) 2 e2

Grandezas: Volume Carga elétrica 22,4 L 2 F V_Br2 1 F V_Br2 5 11,2 L 17 A semirreação é: 2 H1_{1 2 e}2 _{# H} 2

A partir dos coeficientes estequiométricos, vamos estabelecer uma relação entre quantidade de elétrons e quantidade de hidrogênio produzido.

2 e2 _H

2

Grandeza: Quantidade

de matéria Quantidade de matéria

2 mol 1 mol V x 5 0,10 mol x 0,050 mol 19 Alternativa B. 1 X2 _{# 1 X}0_{1 1 e}2 1 mol 1 mol

0,6 mol x V x 5 0,6 mol de e2_{passaram pelo circuito}

Cálculo da quantidade em mol de A

• , produzida: n 5 m ___ _M 5 5,4___ ₂₇ # nA, 5 0,2 mol Cálculo do valor de n: • 1 A,n1 ₁ _{n e}2 _{# 1 A,}0 n mol e2 _{@ 1 mol A,} 0,6 mol e2 _{@ 0,2 mol A,} n 5 3 20 Alternativa D. Ag0_(s) _{# Ag}1_{(aq) 1 e}2

A partir dos coeficientes estequiométricos, vamos estabelecer uma relação entre carga elétrica e massa de prata.

Ag0_(s) _{1 e}2

elétrica

108 g 96.500 C 1,08 g Q

Q 5 965 C

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A partir dos coeficientes estequiométricos, vamos estabelecer uma relação entre carga elétrica e massa de X.

X0_(s) _{n e}2

Proporção: 1 mol n mol

elétrica 197 g n ? 96.500 C 0,657 g 965 C n 5 3 21 Alternativa C. Ag0_(s) _{# Ag}1_{(aq) 1 e}2

Ag0_(s) _{1 e}2

elétrica

107,9 g 96.500 C 1,08 g Q

Q 5 965 C

1 Aun1_{(aq) 1 n e}2 _{# 1 Au}0_(s)

A partir dos coeficientes estequiométricos, vamos estabelecer uma relação entre carga elétrica e massa de ouro.

Au0_(s) _{n e}2

Proporção: 1 mol n mol

elétrica 197 g n ? 96.500 C 0,65 g 965 C n 5 3 23 Alternativa B. 1 Cd21 ₁ _{2 e}2 _{# 1 Cd} 2 mol @ 1 mol 2 ? 96.500 C @ 1 mol 9.650 C @ x V x 5 0,05 mol de Cd n 5 m ___ _M V m 5 n ? M 5 0,05 ? 112 V mCd 5 5,6 g 25 a) A,31_{1 3 e}2_{# A,}0

b) Os coeficientes estequiométricos indicam a relação entre a

quantida-de quantida-de elétrons e quantidaquantida-de quantida-de alumínio metálico, A,0_{, depositado.}

Vamos estabelecer uma regra de três envolvendo carga dos elétrons

e massa de alumínio. Nessa regra de três, a carga que atravessa o circuito (em coulombs) aparece indicada como a multiplicação da corrente elétrica (9.650 A) pelo tempo (1 h 5 3.600 s).

3 e2 _A,0

Proporção: 3 mol 1 mol

Grandezas: Carga elétrica

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Essa é a massa de alumínio que se deposita em cada uma das

cin-quenta cubas durante uma hora de funcionamento da indústria. Para descobrir a produção total, multiplicamos esse valor por 50, chegando a 1,62 ? 105_{g, ou seja,}_{162 kg.}

26 a) A,2O3 1 2 NaOH 1 3 H2O # 2 NaA,(OH)4

b) Fe2O3 e A,2O3.

Fe2O3 1 6 HC, # 2 FeC,3 1 3 H2O

A,2O3 1 6 HC, # 2 A,C,3 1 3 H2O

c) Em uma cuba, teremos uma corrente igual a n ? , para produzir a

mesma quantidade de A,.

27 Alternativa B.

Cuba A que contém ZnSO4 (aq)

Semirreação do cátodo (polo 2): Zn21_{(aq) 1 2 e}2 _{# Zn}0_(s)

Semirreação do ânodo (polo 1): 2 OH2_(aq) _{# 1}__

2 O2 (g) 1 H2O (,) 1 2 e2

Cuba A que contém KI (aq)

Semirreação do cátodo (polo 2): 2 H1_{(aq) 1 2 e}2 _{# H} 2 (g)

Semirreação do ânodo (polo 1): 2 I2_(aq) _{# I}

2 (s) 1 2 e2

I. INCORRETA: Zn0_{(s) e H}

2 (g) formam-se no cátodo (polo 1).

II. CORRETA: Como a quantidade em mols de elétrons que circula

nas duas cubas é a mesma, ambos se encontram nas mesmas condições de pressão e temperatura e pelas semirreações de obtenção de H2 (g) e O2 (g), constatamos que o volume obtido de

H2 (g) é o dobro do volume obtido de O2 (g).

III. INCORRETA: A massa de zinco produzida na cuba A corresponde

a 1 mol de zinco, ou seja, 65,3 g; já a massa de iodo produzida na cuba B corresponde a 1 mol de iodo, ou seja, 254 g;

IV. CORRETA: na cuba B, ocorreu a descarga da água, segundo a equação:

2 H2O (,) 1 2 e2 # H2 (g) 1 2 OH2 (aq)

Assim o excesso de íons OH2_{torna o meio alcalino.}

28 Alternativa D.

Célula contendo Ag

• 1_{(aq): Ag}1_{(aq) 1 e}2 _# _Ag0_(s)

Ag0_(s) _{1 e}2

elétrica

108 g 96.500 C 3,68 g Q

Q 5 3.288 C

Como as três células eletrolíticas estão conectadas em série, a carga que circula é a mesma. Assim, podemos escrever:

Célula contendo Cu

• 21_{(aq): Cu}21_{(aq) 1 2 e}2 _{# Cu}0_(s)

A partir dos coeficientes estequiométricos, vamos estabelecer uma relação entre carga elétrica e massa de cobre.

Cu0_(s) _{2 e}2

elétrica

63,5 g 2 ? 96.500 C mCu0 3.288 C

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Célula contendo Au

• 31_{(aq): Au}31_{(aq) 1 3 e}2 _{# Au}0_(s)

A partir dos coeficientes estequiométricos, vamos estabelecer uma relação entre carga elétrica e massa de cobre.

Au0_(s) _{3 e}2

elétrica

197 g 3 ? 96.500 C mAu0 3.288 C