CASD Vestibulares Química – Equilíbrio Químico 1
Química – Frente IV – Físico-Química Prof. Thiago Costa (Tchê)
Eletroquímica – Lista 1 – Pilhas
EXERCÍCIOS PROPOSTOS
01. Considere o esquema referente à pilha a seguir e responda as questões de (a) a (p):
a. O eletrodo B está sofrendo uma oxidação ou uma redução?
b. O eletrodo B é denominado catodo ou anodo? c. O eletrodo B é o pólo positivo ou o negativo? d. Escreva a semi-reação que ocorre no eletrodo B. e. A concentração (quantidade) de íons B3+ aumenta ou
diminui?
f. Ocorre deposição sobre o eletrodo B ou sua corrosão? g. O eletrodo A está sofrendo uma oxidação ou uma redução?
h. O eletrodo A é denominado catodo ou anodo? i. O eletrodo A é o pólo positivo ou o negativo? j. Escreva a semi-reação que ocorre no eletrodo A. l. A concentração (quantidade) de íons A2+ aumenta ou
diminui?
m. Ocorre deposição sobre o eletrodo A ou sua corrosão? n. Escreva a equação que representa a reação global da pilha.
o. Escreva a notação oficial que representa a pilha. p. A pilha é um processo espontâneo ou não-espontâneo? 02. (UFPI) Dado um sistema relativo a uma pilha de Mg e Zn.
Sabendo-se que os elétrons fluem do eletrodo de magnésio para o eletrodo de zinco, podemos afirmar que: a) a reação não é espontânea.
b) o eletrodo de magnésio é o pólo positivo. c) o eletrodo de zinco é o catodo.
d) o eletrodo de zinco sofre corrosão. e) a concentração de Mg2+ diminui.
03. (UFV) Considere a pilha, em funcionamento, esquematizada abaixo:
A equação da reação global dessa pilha é: a)
Zn
2
Ag
Zn
2
2
Ag
b)
Zn
2
Ag
Zn
2
2
Ag
c)Zn
2
2
Ag
Zn
2
Ag
d)Zn
2
2
Ag
Zn
2
Ag
e)Zn
Zn
2
2
Ag
2
Ag
04. (FGV-SP) Sobre as pilhas eletrolíticas são feitas as seguintes afirmações:
I. Transformam energia química em energia elétrica. II. Cada meia célula é formada por um metal mergulhado em uma solução de um de seus sais.
III. O contato entre duas meias células é feito por uma membrana porosa (semipermeável); ou por uma ponte salina.
IV. No anodo (pólo positivo) ocorre redução e no catodo (pólo negativo) ocorre oxidação.
Sobre as afirmativas, estão erradas:
a) todas b) nenhuma c) Apenas I e II d) Apenas IV e) Apenas II, III e IV.
05. (PUC-MG) Na célula eletroquímica apresentada a seguir,
Ni | Ni2+ || Ag+ | Ag
É correto afirmar que:
a) os elétrons fluem, pelo circuito externo, da prata para o níquel.
b) a solução de níquel diluir-se-á. c) há desgaste do eletrodo de prata. d) a prata sofre redução.
e) o níquel é o catodo.
06. (PUC-SP) Na célula eletroquímica Al | Al3+ || Fe2+ | Fe
Podemos afirmar que: a) o alumínio sofre redução. b) o ferro é o anodo.
c) os elétrons fluem, pelo circuito externo, do alumínio para o ferro.
d) a solução de Al3+ irá se diluir.
e) no eletrodo de ferro, a lâmina de ferro sofre corrosão.
07. (IME-RJ) Dadas as reações das semicélulas:
2
(aq) (aq)
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2
2
(aq)I
e
I
E0 = 0,536VPede-se:
a) escrever a equação que representa a reação global da pilha;
b) calcular o potencial do eletrodo global (E0).
08. (UNIFOR-CE) Considere a pilha a seguir representada e formada por lâmina de zinco e solução aquosa de sulfato de zinco e lâmina de cobre e solução de sulfato de cobre.
Dados: 2
2
Zn
Zn
e
E0 = 0,76V 22
Cu
Cu
e
E0 = - 0,34VÉ correto afirmar que, na pilha: a) íons Zn2+ sofrem oxidação.
b) pelo fio condutor circulam íons. c) íons Cu2+ sofrem redução.
d) a ponte salina permite passagem de elétrons. e) não ocorrem reações de oxirredução.
09. (EEM-SP) De uma pilha são conhecidas as semi-reações e seus respectivos potenciais-padrão de redução:
3 2
Fe
e
Fe
E0 = 0,77V2
2
2
Cl
e
Cl
E0 = 1,36VPergunta-se:
a) Qual a força eletromotriz da pilha?
b) Qual a equação da reação global que nela ocorre? 10. (PUC-PR) O esquema representa uma célula galvânica: Sabendo que: 3
3
In
e
In
E0 = - 0,338V 33
Re
Re
e
E0 = 0,300VE considerando o processo espontâneo, responda: a) Que eletrodo representa o anodo?
b) Qual o sentido do fluxo de elétrons no fio que liga os eletrodos?
c) Qual a reação total da célula?
11. (CEFET-MG) O esquema a seguir representa uma célula eletroquímica no estado padrão:
Considerando essas informações: a) escreva a semirreação catódica; b) escreva a semirreação anódica; c) calcule o ∆E0 da pilha.
12. (IME-RJ)
a) Determine o potencial-padrão de uma célula formada por eletrodos de Cu e Cd, em que os eletrólitos são sais de Cu2+ e Cd2+.
b) Indique o eletrodo positivo, o anodo e o metal que se reduz. Dados: 2
2
Cu
e
Cu
E0 = 0,337V 22
Cd
e
Cd
E0 = - 0,403V(UFAL) Para responder às questões 13 e 14, considere os potenciais-padrão de redução abaixo, em volts.
2 2 Mg eMg - 2,37 2 2 Mn eMn - 1,18 2 2 Zn eZn - 0,763 2 2 Cu eCu + 0,337 AgeAg + 0,799
13. Com maior facilidade, o íon que pode ser reduzido a metal é:
a) Mg2+ b) Mn2+ c) Zn2+ d) Cu2+ e) Ag+
14. Pode ocorrer reação de oxirredução entre:
a) Mn e Mg2+ b) Mg e Ag+ c) Cu e Zn2+
d) Ag e Cu2+ e) Zn e Mn2+
15. (FUVEST) I e II são equações de reações que ocorrem em água, espontaneamente, no sentido indicado, em condições padrão.
I Fe + Pb2+ Fe2+ + Pb
II – Zn + Fe2+ Zn2+ + Fe
Analisando tais reações, isoladamente ou em conjunto, pode-se afirmar que, em condições padrão,
a) elétrons são transferidos do Pb2+ para o Fe.
b) reação espontânea deve ocorrer entre Pb e Zn2+.
c) Zn2+ deve ser melhor oxidante do que Fe2+.
d) Zn deve reduzir espontaneamente Pb2+ a Pb.
e) Zn2+ deve ser melhor oxidante do que Pb2+.
16. (FUVEST) Três metais foram acrescentados a soluções aquosas de nitratos metálicos, de mesma concentração, conforme indicado na tabela. O cruzamento de uma linha com uma coluna representa um experimento. Um retângulo escurecido indica que o experimento não foi realizado; o sinal (-) indica que não ocorreu reação e o sinal (+) indica que houve dissolução do metal
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acrescentado e precipitação do metal que estava na forma de nitrato.
Cd Co Pb
Cd(NO3)2 - -
Co(NO3)2 + -
Pb(NO3)2 + +
Cada um dos metais citados, mergulhado na solução aquosa de concentração 0,1 mol/L de seu nitrato, é um eletrodo, representado por Me | Me2+ , onde Me indica o
metal e Me2+ , o cátion de seu nitrato. A associação de
dois desses eletrodos constitui uma pilha. A pilha com maior diferença de potencial elétrico e polaridade correta de seus eletrodos, determinada com um voltímetro, é a representada por
17. (UFSC) Uma pilha a combustível é um dispositivo eletroquímico no qual a reação de um combustível com oxigênio produz energia elétrica. Esse tipo de pilha tem por base as semirreações apresentadas na tabela abaixo:
Semirreação Potencial padrão de redução, E0 (V) 2 H2O(l) + 2 e– H2 (g) + 2 OH– (aq) – 0,83
O2 (g) + 2 H2O(l) + 4 e– 4 OH– (aq) + 0,40
A figura a seguir mostra o esquema de uma pilha a combustível.
Adaptado de: MARTIMER, E. F; MACHADO, A. H. Química para o ensino
médio. Vol. único. São Paulo: Scipione, 2002, p. 307.
De acordo com as informações do enunciado e da figura acima, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). 01. O gás hidrogênio atua na pilha como agente oxidante. 02. A diferença de potencial elétrico padrão da pilha é + 1,23 V.
04. O oxigênio sofre redução.
08. A obtenção de energia elétrica neste dispositivo é um processo espontâneo.
16. A equação global da pilha no estado padrão é 2 H2 (g)
+ O2 (g) 2 H2O(l).
32. A diferença de potencial elétrico padrão da pilha é + 0,43 V.
18. (UFPR) Analise a figura da seguinte célula eletroquímica:
Considerando os potenciais-padrão de redução (Eo) do
cádmio -0,402 V e da prata +0,799 V, é correto afirmar: a) O eletrodo de prata é definido como catodo quando essa célula estiver funcionando como célula galvânica. b) O potencial fornecido por essa célula é Eo = +0,397 V.
c) O fornecimento de uma ddp. de 0,400 V para essa célula faz com que ela funcione como célula eletrolítica. d) No eletrodo de cádmio dessa célula vai ocorrer uma reação de redução, espontaneamente.
e) Na célula, a ponte salina tem por finalidade facilitar a passagem de elétrons, fechando o curto-circuito da célula galvânica.
19. (UFPR) A célula a combustível foi utilizada, inicialmente, como fonte de energia em cápsulas espaciais por ser eficiente e produzir água para os tripulantes. Durante o seu funcionamento, um fluxo de H2
gasoso é disponibilizado em um dos eletrodos, e, no outro, propicia-se um fluxo de O2 gasoso, ocorrendo a seguinte
reação:
H2 (g) + ½ O2 (g) H2O (l) E = + 1,23 V
(nas condições-padrão) Como eletrólito, é utilizada solução aquosa concentrada de KOH. Dados:
O H2
d = 1 g mL-1;
Massas atômicas: H = 1 e O = 16.
Com base nas informações sobre a célula a combustível, considere as afirmativas a seguir:
I. No catodo dessa célula ocorre o processo de oxidação do O2 gasoso.
II. Durante a reação de óxido-redução da célula, ocorre a transferência de 2 elétrons.
III. Considerando que em uma missão espacial são consumidos cerca de 90 kg de hidrogênio gasoso por dia, em 7 dias a quantidade de água produzida é igual a 5670 L.
IV. A célula a combustível é denominada célula eletrolítica, pois nela uma reação química espontânea gera energia. Assinale a alternativa correta.
a) Somente as afirmativas I e II são verdadeiras. b) Somente as afirmativas III e IV são verdadeiras. c) Somente as afirmativas I, II e III são verdadeiras. d) Somente as afirmativas II e III são verdadeiras. e) Somente as afirmativas II, III e IV são verdadeiras.
20. (UFRGS) Um tipo comum de célula galvânica recarregável é a bateria “nicad” utilizada em pequenos
Ag
AgNO3
Cd(NO3)2
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aparelhos e calculadoras. As reações de descarga desta pilha são: 1ª semi-reação: ( )s 2 (aq) ( )2( )s 2 Cd OH Cd OH e 2ª semi-reação: 2( )s 2 2 ( )l 2 ( )2( )s 2 (aq) NiO H O e Ni OH OH
A reação global da pilha é:
( )s 2( )s 2 2 ( )2( )s ( )2( )s
Cd NiO H OCd OH Ni OH
Os hidróxidos insolúveis de níquel e cádmio depositam-se nos eletrodos e por esta razão as semi-reações são facilmente revertidas no recarregamento da bateria. O potencial de cada semi-reação acima, quando escrita na forma de redução, é:
1ª semi-reação:
Potencial Padrão de Redução: – 0,815 V 2ª semi-reação:
Potencial Padrão de Redução: + 0,490 V Assinale a alternativa correta.
Reação do ânodo Espécie que reage no ânodo Reação do cátodo Espécie que reage no cátodo Potencial padrão da pilha (A) 1ª semi-reação: redução Cd 2ª semi-reação: oxidação Ni + 1,305 V (B) 2ª semi-reação: oxidação NiO2 1ª semi-reação: redução Cd – 1,305 V (C) 1ª semi-reação: oxidação Cd 2ª semi-reação: redução NIO2 + 1,305 V (D) 1ª semi-reação: oxidação Cd 2ª semi-reação: redução NiO2 – 0,325 V (E) 2ª semi-reação: redução NiO2 1ª semi-reação: oxidação Cd + 0,325 V
21. (UFRGS) Uma alternativa não poluente para a geração de energia elétrica são as células de combustível. Um exemplo típico é a célula H2 – O2, cujas semi-reações,
abaixo representadas, ocorrem na interface existente entre eletrodos de carbono porosos (impregnados de catalisador) e solução de KOH.
Designação do eletrodo Semi-reação Potencial padrão de Redução Eletrodo A H2(g) + 2 OH–(aq) 2 H2O(l) + 2 e– – 0,828 V Eletrodo B H2O(l) + ½ O2(g) + 2 e– 2 OH–(aq) + 0,401 V Com base nessas informações, considere as seguintes afirmações a respeito dessa célula.
I - O eletrodo A é o cátodo e o eletrodo B é o ânodo. II - A força eletromotriz padrão da célula é 1,229 V. III - A reação total da célula corresponde à síntese da água.
IV - No processo global da célula, há consumo de íon hidróxido.
Quais estão corretas?
a) Apenas I. b) Apenas I e II. c) Apenas II e III. e) Apenas II e IV. e) Apenas III e IV.
22. (UFRGS) Em um tanque metálico subterrâneo de um posto de combustível, é colocado um pedaço de magnésio, soldado ao tanque, para evitar que este sofra corrosão precoce. O pedaço de magnésio atua como
a) oxidante do tanque. b) metal de sacrifício. c) catalisador da corrosão. d) metal que sofre redução. e) intermediário da reação.
23. (UFRGS) A pilha comum, também chamada de pilha seca ou de Leclanché, apresenta as seguintes semi-reações, escritas na forma de redução.
Semi-reação Pot. Redução 2 (aq) 2 ( )s Zn eZn -0,76 4 ( ) 2( ) 2 3( ) 3( ) 2 ( ) 2NH aq 2MnO s 2e Mn O s 2NH aq H Ol +0,75
Assinale a única afirmação INCORRETA a respeito desse dispositivo funcionando como célula galvânica.
a) A placa de zinco constitui o ânodo da célula.
b) No cátodo da célula ocorre redução de Mn02 a Mn203.
c) A f.e.m. padrão da célula é 1,51 V.
d) A célula transfere elétrons com uma tensão de 0,01 V. e) Ocorre oxidação do zinco metálico durante o funcionamento da célula.
24. (UFRGS) A força eletromotriz de uma célula eletroquímica depende
a) da natureza dos eletrodos. b) do tamanho dos eletrodos. c) da distância entre os eletrodos. d) da forma dos eletrodos.
e) do volume de solução eletrolítica.
25. (UFRGS) Considere as seguintes afirmações sobre células galvânicas.
I - O eletrodo com potencial de redução maior atua como pólo positivo.
II - Os elétrons circulam do pólo positivo para pólo negativo.
III - No pólo negativo ocorrem semi-reações de oxidação. Quais estão corretas?
a) Apenas I. b) Apenas II. c) Apenas III. d) Apenas I e III. e) Apenas II e III.
26. (UFRGS) Considere as seguintes semi-reações, corn seus respectivos potenciais de redução.
Cd2+ + 2e- → Cd 0 = - 0,40 V
Ni2+ + 2e- → Ni 0 = - 0,25 V
O desenho abaixo representa urn sistema que pode envolver algumas das espécies químicas referidas acima.
Assinale a alternativa que descreve corretamente uma situação que esse sistema pode apresentar.
a) A Iâmina de cádmio não sofre corrosão.
b) Ocorre diminuição da concentração de cátions na solução.
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d) A reação que ocorre é Ni + Cd2+ → Ni2+ + Cd.
e) Não ocorre reação, pois os dois metais apresentam potencial negativo
27. (FFFCMPA-RS) Quando uma lâmina de ferro é mergulhada numa solução de um sal de mercúrio, ela fica recoberta por mercúrio metálico porque esse metal a) é menos solúvel do que o ferro.
b) é líquido à temperatura ambiente.
c) tem potencial de redução maior do que o do ferro. d) é mais volátil do que o ferro.
e) tem densidade maior do que a do ferro.
28. (PUC-RS) A pilha eletroquímica esquematizada abaixo contém duas lâminas metálicas, uma de magnésio e outra de cobre, imersas em soluções de concentração 1 mol/L de seus respectivos sulfatos. As lâminas estão unidas por fios condutores que contêm um medidor de voltagem. A montagem inclui uma ponte salina preenchida com solução saturada de KCl. A reação que ocorre na pilha eletroquímica pode ser representada pela equação química:
Com base nessas informações, são feitas as seguintes afirmativas:
I. O potencial de redução do eletrodo de Cu2+ (aq)/Cu(s) é
menor do que o do eletrodo Mg2+ (aq)/Mg(s).
II. Admitindo-se um comportamento ideal das soluções, um aumento da concentração molar da solução de CuSO4
favorece a reação normal da pilha e aumenta, em consequência, o potencial desta.
III. Um aumento no tamanho da placa de magnésio metálico empregada na montagem influencia no potencial fornecido pela pilha.
IV. O eletrodo de magnésio é o ânodo da pilha, portanto ocorrerá desgaste da placa metálica.
Pela análise das afirmativas, conclui-se que somente estão corretas
a) I e II b) I e III c) II e IV d) III e IV e) II, III e IV 29. (PUC-RS) Um método para proteger ou retardar a corrosão do ferro em cascos de navios consiste em ligar, a essa estrutura, blocos de outros metais. Para investigar os metais que funcionam como ânodo de sacrifício para o ferro, placas limpas e polidas desse metal foram enroladas com fitas de cobre, chumbo e magnésio e mergulhadas em três tubos de ensaio (como o ilustrado abaixo) contendo solução aquosa composta por cloreto de sódio (simulando a água do mar) e por ferricianeto de potássio,
K3[Fe(CN)6] (como indicador de corrosão do ferro), o qual
forma um composto de coloração azul com os íons de ferro.
E0 Fe2+/Fe = - 0,44V E0 Mg2+/Mg = - 2,37V
E0 Pb2+/Pb = - 0,13V E0 Cu2+/Cu = + 0,34V
Considerando as informações acima, conclui-se que, após um período de tempo, o surgimento da coloração azul será observada apenas no(s) tubo(s):
a) 1 b) 2 c) 3 d) 1 e 2 e) 1 e 3 30. (UNIFESP) Ferro metálico reage espontaneamente com íons Pb2+, em solução aquosa. Esta reação pode ser
representada por:
Na pilha, representada pela figura,
em que ocorre aquela reação global,
a) os cátions devem migrar para o eletrodo de ferro. b) ocorre deposição de chumbo metálico sobre o eletrodo de ferro.
c) ocorre diminuição da massa do eletrodo de ferro. d) os elétrons migram através da ponte salina do ferro para o chumbo.
e) o eletrodo de chumbo atua como anodo.
31. (UNIFESP) Usando-se uma tabela de potenciais padrão de redução, foram feitas, corretamente, as seguintes previsões:
I. O Bromo pode ser obtido de uma solução que tenha íons brometo (por exemplo, água do mar), fazendo-se a sua oxidação com cloro.
II. A reação Cu2+ + 2 Br– Cu0 + Br2 não é espontânea
e, por isso, a obtenção de Br2 a partir de uma solução
aquosa de CuBr2 só pode ser feita por eletrólise desta
solução.
Se 𝐸10, 𝐸20 e 𝐸30 forem, respectivamente, os potenciais
padrão dos pares Cl2 / Cl–, Br2 / Br– e Cu2+ / Cu, para que
essas previsões sejam válidas deve existir a seguinte relação:
a) 𝐸10 < 𝐸20 < 𝐸30 b) 𝐸10 < 𝐸20 > 𝐸30
c) 𝐸10 > 𝐸20 > 𝐸30 d) 𝐸10 > 𝐸20 < 𝐸30
e) 𝐸10 > 𝐸20 = 𝐸30
32. (UNIFESP) A bateria primária de lítio-iodo surgiu em 1967, nos Estados Unidos, revolucionando a história do marca-passo cardíaco. Ela pesa menos que 20 g e apresenta longa duração, cerca de cinco a oito anos,
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evitando que o paciente tenha que se submeter a freqüentes cirurgias para trocar o marca-passo. O esquema dessa bateria é representado na figura.
Para esta pilha, são dadas as semi-reações de redução:
São feitas as seguintes afirmações sobre esta pilha: I. No ânodo ocorre a redução do íon Li+.
II. A ddp da pilha é + 2,51 V. III. O cátodo é o polímero/iodo. IV. O agente oxidante é o I2.
São corretas as afirmações contidas apenas em a) I, II e III. b) I, II e IV. c) I e III. d) II e III. e) III e IV.
33. (UEM) Considere uma pilha formada por eletrodos de manganês e de ferro imersos em soluções aquosas, respectivamente de sais de Mn2 e Fe3 (1 mol litro a 25 C, usando uma ponte salina), e assinale o que for correto.
Dados: Mn2(aq)2eMn(s) E0red 1,18V
3 0
(aq) (s) red
Fe 3e Fe E 0,04V 01) A força eletromotriz da pilha é 1,04V. 02) O ânodo da pilha é o manganês.
04) No eletrodo de ferro ocorre uma semirreação de redução.
08) A pilha pode ser representada por:
0 2 3 0
(s) (aq) (aq) (s)
Mn | Mn || Fe | Fe
16) A reação global de funcionamento da pilha é uma reação reversível e, portanto, ao atingir o equilíbrio, a voltagem da pilha será igual a zero.
34. (PUC-SP) Dados: 3 2 2 2 Fe (aq) 6 Fe (aq) E 0,77 V Fe (aq) 2e Fe(s) E 0,44 V Cu (aq) 2e Cu(s) E 0,34 V
A formação da ferrugem é um processo natural e que ocasiona um grande prejuízo. Estima-se que cerca de
25% da produção anual de aço é utilizada para repor peças ou estruturas oxidadas.
Um estudante resolveu testar métodos para evitar a corrosão em um tipo de prego. Ele utilizou três pregos de ferro, um em cada tubo de ensaio. No tubo I, ele deixou o prego envolto por uma atmosfera contendo somente gás nitrogênio e fechou o tubo. No tubo II, ele enrolou um fio de cobre sobre o prego, cobrindo metade de sua superfície. No tubo III, ele cobriu todo o prego com uma tinta aderente.
Após um mês o estudante verificou formação de ferrugem a) em nenhum dos pregos. b) apenas no prego I. c) apenas no prego II. d) apenas no prego III. e) apenas nos pregos I e II.
35. (UEL) A pilha de Daniell é constituída basicamente de uma placa metálica de cobre mergulhada em uma solução de sulfato de cobre, constituindo o cátodo, e por uma placa metálica de zinco mergulhada em solução de sulfato de zinco, constituindo o ânodo. Ambos os metais são interligados por um circuito elétrico, e uma ponte salina faz a união das duas células, permitindo a migração de íons entre elas. A reação global que ocorre nessa pilha é representada por Cu2ZnCuZn2, cuja diferença de potencial ( E )Δ da pilha formada é de 1,10 V.
Um estudante resolveu testar uma nova configuração de pilha, substituindo o cobre por uma placa metálica de alumínio mergulhada em uma solução de A 2(SO )4 3 e o
zinco por uma placa metálica de ferro mergulhada em uma solução de FeSO .4 As semirreações de redução envolvidas para a nova pilha construída são dadas a seguir. 2 3 Fe 2e Fe E 0, 44 V A 3e A E 1,67 V
Com base nessas informações,
a) escreva a equação química balanceada que representa esse processo e a diferença de potencial da nova pilha construída;
b) indique o fluxo de elétrons, o agente oxidante e o agente redutor nessa nova pilha construída.
36. (UNICAMP) Uma proposta para obter energia limpa é a utilização de dispositivos eletroquímicos que não gerem produtos poluentes, e que utilizem materiais disponíveis em grande quantidade ou renováveis. O esquema abaixo mostra, parcialmente, um dispositivo que pode ser utilizado com essa finalidade.
Nesse esquema, os círculos podem representar átomos, moléculas ou íons. De acordo com essas informações e o conhecimento de eletroquímica, pode-se afirmar que nesse dispositivo a corrente elétrica flui de
a) A para B e o círculo representa o íon O2. b) B para A e o círculo representa o íon O2. c) B para A e o círculo representa o íon O2. d) A para B e o círculo representa o íon O2.
37. (UFRGS) Célula a combustível é uma alternativa para a produção de energia limpa. As semirreações da célula são 2 H 2H 2e 1 2 2 2O 2H 2e H O
Sobre essa célula, pode-se afirmar que
a) H2 é o gás combustível e oxida-se no cátodo.
b) eletrólise da água ocorre durante o funcionamento da célula.
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c) H O2 e CO2 são produzidos durante a descarga da
célula.
d) célula a combustível é um exemplo de célula galvânica. e) O2 é o gás comburente e reduz-se no ânodo.
38. (UNIFESP) A figura representa uma pilha formada com os metais Cd e Ag, mergulhados nas soluções de Cd(NO3)2(aq) e AgNO3(aq), respectivamente. A ponte
salina contém solução de KNO3(aq).
a) Sabendo que a diferença de potencial da pilha, nas condições padrão, é igual a +1,20 V e que o potencial padrão de redução do cádmio é igual a –0,40 V, calcule o potencial padrão de redução da prata. Apresente seus cálculos.
b) Para qual recipiente ocorre migração dos íons K e
3
NO da ponte salina? Justifique sua resposta.
39. (PUC-RS) Um estudante cravou uma lâmina de magnésio e uma lâmina de cobre em uma maçã, tendo o cuidado para que não encostassem uma na outra. A seguir, mediu a diferença de potencial entre as lâminas por meio de um voltímetro. Os potenciais de redução padrão do magnésio e do cobre são, respectivamente, – 2,37V e +0,34V.
Pela análise do texto, é correto afirmar que a) o cobre se oxida, produzindo íons Cu2+(aq).
b) o valor da diferença de potencial entre magnésio e cobre é, aproximadamente, +2,71 V.
c) o magnésio é um agente oxidante, pois força o cobre a sofrer a redução.
d) o experimento descrito resulta em uma reação não espontânea, pois o potencial é negativo.
e) com o tempo, há tendência de a lâmina de cobre desaparecer.
40. (PUC-SP) A figura a seguir apresenta esquema da pilha de Daniell:
Nessa representação o par Zn Zn2 é o ânodo da pilha, enquanto que o par Cu2 Cu é o cátodo. A reação global é representada por:
2 2
(s) (aq) (aq) (s)
Zn Cu Zn Cu ΔE 1,10 V
Ao substituirmos a célula contendo o par Zn Zn2 por
3 A A , teremos a equação 2 3 (s) (aq) (aq) (s) 2 A 3 Cu 2 A 3 Cu ΔE 2,00 V
Uma pilha utilizando as células A A 3 e Zn Zn2 é melhor descrita por
ânodo cátodo ΔE (V ) a) Zn Zn2 A 3 A 3,10 b) Zn Zn2 A 3 A 0,90 c) A A 3 Zn2 Zn 3,10 d) A A 3 Zn2 Zn 1,55 e) A A 3 Zn2 Zn 0,90
41. (UFRGS) Células eletroquímicas podem ser construídas com uma ampla gama de materiais, até mesmo metais nobres como prata e ouro.
Observe, abaixo, as semirreações de redução.
3 Ag (aq) e Ag(s) 0,80V Au (aq) 3e Au(s) 1,50V ε ε
Assinale com V (verdadeiro) ou F (falso) as seguintes afirmações a respeito de uma célula eletroquímica, constituída de ouro e prata.
( ) Um dos eletrodos poderia ser construído com ouro em água pura; e o outro, prata em água pura.
( ) Uma pilha construída com placas metálicas de ouro e prata, em contato com os respectivos sais, teria força eletromotriz padrão de 0,70 V.
( ) Essa célula eletroquímica produz aumento da massa do ouro metálico.
A sequência correta de preenchimento dos parênteses, de cima para baixo, é
a) V – V – V. b) V – F – F. c) V – F – V. d) F – V – V. e) F – V – F.
42. (UFSC) Tudo o que consumimos gera resíduos, e com os aparelhos eletroeletrônicos não é diferente. Do ponto de vista ambiental, a produção cada vez maior de novos eletroeletrônicos traz dois grandes riscos: o elevado consumo de recursos naturais empregados na fabricação e a destinação final inadequada. Se descartados sem tratamento específico, os metais encontrados nas pilhas e baterias podem trazer danos ao meio ambiente e à saúde humana. A reciclagem das pilhas e baterias no Brasil ainda não é satisfatória, pois não há consciência por parte do consumidor, postos de coleta nas lojas, fiscalização nos procedimentos de retirada por parte das empresas e, sobretudo, legislação que incentive a reciclagem. Além disso, o processo de reciclagem das pilhas e baterias é bastante complexo, envolvendo diversas etapas como reações em série de precipitação e técnicas de separação de misturas.
A seguir, são fornecidos as semirreações e os valores de potencial padrão de redução (em Volts, a 1 atm e 25°C) de alguns constituintes das pilhas:
CASD Vestibulares Química – Eletroquímica 8 0 2 0 2 0 2 0 2 0 0 2 Li e Li E 3,045 V Mn 2e Mn E 1,180 V Zn 2e Zn E 0,760 V Cr 2e Cr E 0,740 V Cu 2e Cu E 0,337 V I 2e 2I E 0,540 V
Sobre este assunto, é CORRETO afirmar que:
01) a notação química de uma pilha formada pela interligação entre eletrodos de zinco e de cobre será
2+ 2+
Zn / Zn // Cu / Cu.
02) se uma placa metálica de cobre for imersa em uma solução aquosa de MnSO4, haverá corrosão na placa
metálica e redução dos íons Mn2+.
04) o lítio metálico perde elétrons mais facilmente que o cromo metálico.
08) na pilha de lítio-iodo, desenvolvida para ser utilizada em aparelhos de marca-passo, o lítio ganha elétrons e o iodo perde elétrons.
16) na pilha alcalina de zinco-manganês ocorre, no ânodo, oxidação do manganês e, no cátodo, redução do zinco. 32) o manganês recebe elétrons mais facilmente que o zinco.
64) o lítio metálico é um agente redutor mais fraco que o cromo metálico.
43. (FGV) Baterias de lítio são o principal componente dos mais recentes carros elétricos ou híbridos com motor a gasolina, que já estão em testes em São Paulo.
(Revista Pesquisa Fapesp, n.o 199, pág. 72. Adaptado)
Sobre o funcionamento da bateria de lítio na geração de energia elétrica, é correto afirmar que no anodo ocorre a reação de
a) redução; o polo positivo é o catodo e a ddp é positiva. b) redução; o polo negativo é o catodo e a ddp é negativa. c) oxidação; o polo negativo é o catodo e a ddp é positiva. d) oxidação; o polo positivo é o catodo e a ddp é negativa. e) oxidação; o polo positivo é o catodo e a ddp é positiva.
44. (PUC-RJ) A uma solução aquosa de sulfato de cobre de coloração azul introduz-se um prego de ferro. Após alguns minutos, nota-se, na parte externa do prego, coloração avermelhada indicando que ocorreu uma reação. Os potenciais-padrão de redução do cobre e do ferro são indicados abaixo:
2 0 0 (aq) (s) 3 0 0 (aq) (s) Cu 2e Cu E 0,34 V Fe 3e Fe E 0,04 V
Sobre a espontaneidade deste fenômeno, é correto: a) o íon Cu2+ sofrer oxidação.
b) o íon Fe3+ sofrer redução.
c) o cobre metálico (Cu0) transferir elétrons ao íon ferro
(Fe3+).
d) o íon Cu2+ ser o agente oxidante.
e) a diferença de potencial-padrão da pilha que se forma ser +0,38 V.
45. (UFRGS) Os potenciais padrão de redução, determinados mediante processos eletroquímicos, podem ser empregados para prever a espontaneidade de
reações, mesmo quando essas não constituem pilhas ou baterias.
Observe o quadro a seguir.
Ag aq eAg s ε 0,80V
2 Co aq 2e Co s ε 0,28V
3 A aq 3e A s ε 1,66V
2 Ba aq 2e Ba s ε 2,90V Com base no quadro, considere as reações abaixo.I.
3
32
Ba NO 2Ag2AgNO Ba.
II.
3
3
3 2
2A NO 3Co3Co NO 2A .
III. 3AgNO3A A
NO3 3
3Ag. Quais reações serão espontâneas?a) Apenas I. b) Apenas II. c) Apenas III. d) Apenas I e III. e) I, II e III.
46. (PUC-RJ) A partir dos valores de potencial padrão de redução apresentados abaixo, o potencial padrão do sistema formado por um anodo de Zn/Zn2+ e um catodo de
Ag/AgC seria:
2 0 0 Zn aq 2e Zn s E 0,76 V AgC s e Ag s C aq E 0,20 V a) −1,32 V b) −1,16 V c) −0,36 V d) +0,56 V e) +0,96 V47. (FUVEST) Na década de 1780, o médico italiano Luigi Galvani realizou algumas observações, utilizando rãs recentemente dissecadas. Em um dos experimentos, Galvani tocou dois pontos da musculatura de uma rã com dois arcos de metais diferentes, que estavam em contato entre si, observando uma contração dos músculos, conforme mostra a figura:
Interpretando essa observação com os conhecimentos atuais, pode-se dizer que as pernas da rã continham soluções diluídas de sais. Pode-se, também, fazer uma analogia entre o fenômeno observado e o funcionamento de uma pilha. Considerando essas informações, foram feitas as seguintes afirmações:
I. Devido à diferença de potencial entre os dois metais, que estão em contato entre si e em contato com a solução salina da perna da rã, surge uma corrente elétrica. II. Nos metais, a corrente elétrica consiste em um fluxo de elétrons.
III. Nos músculos da rã, há um fluxo de íons associado ao movimento de contração.
CASD Vestibulares Química – Eletroquímica 9
a) I, apenas. b) III, apenas. c) I e II, apenas. d) II e III, apenas. e) I, II e III.
48. (UNESP) Um estudante montou a célula eletroquímica ilustrada na figura, com eletrodos de Cu (s) e Ni (s) de massas conhecidas.
A 25ºC e 1 atm, quando as duas semicélulas foram ligadas entre si, a célula completa funcionou como uma célula galvânica com E 0,59 V. A reação prosseguiu durante a noite e, no dia seguinte, os eletrodos foram pesados. O eletrodo de níquel estava mais leve e o eletrodo de cobre mais pesado, em relação às suas massas iniciais.
Considerando Cu (aq)2 2eCu (s)e o red
E 0,34V,
escreva a equação da reação espontânea que ocorre na pilha representada na figura e calcule o potencial de redução da semicélula de Ni+2/Ni. Defina qual eletrodo é o
cátodo e qual eletrodo é o ânodo.
49. (ENEM) O boato de que os lacres das latas de alumínio teriam um alto valor comercial levou muitas pessoas a juntarem esse material na expectativa de ganhar dinheiro com sua venda. As empresas fabricantes de alumínio esclarecem que isso não passa de uma “lenda urbana”, pois ao retirar o anel da lata, dificulta-se a reciclagem do alumínio. Como a liga do qual é feito o anel contém alto teor de magnésio, se ele não estiver junto com a lata, fica mais fácil ocorrer a oxidação do alumínio no forno. A tabela apresenta as semirreações e os valores de potencial padrão de redução de alguns metais:
Semirreação Potencial Padrão de Redução
(V) – Li e Li –3,05 – Ke K –2,93 2 – Mg 2 e Mg –2,36 3 – A 3 e A –1,66 2 – Zn 2 e Zn –0,76 2 – Cu 2 e Cu +0,34
Disponível em: www.sucatas.com. Acesso em: 28 fev. 2012 (adaptado).
Com base no texto e na tabela, que metais poderiam entrar na composição do anel das latas com a mesma função do magnésio, ou seja, proteger o alumínio da oxidação nos fornos e não deixar diminuir o rendimento da sua reciclagem?
a) Somente o lítio, pois ele possui o menor potencial de redução.
b) Somente o cobre, pois ele possui o maior potencial de redução.
c) Somente o potássio, pois ele possui potencial de redução mais próximo do magnésio.
d) Somente o cobre e o zinco, pois eles sofrem oxidação mais facilmente que o alumínio.
e) Somente o lítio e o potássio, pois seus potenciais de redução são menores do que o do alumínio.
50. (UNESP) A obtenção de energia é uma das grandes preocupações da sociedade contemporânea e, nesse aspecto, encontrar maneiras efetivas de gerar eletricidade por meio de reações químicas é uma contribuição significativa ao desenvolvimento científico e tecnológico. A figura mostra uma célula eletroquímica inventada por John Daniell em 1836. Trata-se de um sistema formado por um circuito externo capaz de conduzir a corrente elétrica e de interligar dois eletrodos que estejam separados e mergulhados num eletrólito. Uma reação química que ocorre nesse sistema interligado leva à produção de corrente elétrica.
Dados: Zn2+ (aq) + 2e–→ Zn (s) E0 = – 0,76 V
Cu2+ (aq) + 2e–→ Cu (s) E0 = + 0,34 V
Com base nessas informações, afirma-se que:
I. Nessa célula eletroquímica, a energia produzida pela reação de oxirredução espontânea é transformada em eletricidade.
II. Os elétrons caminham espontaneamente, pelo fio metálico, do eletrodo de zinco para o de cobre.
III. A reação de redução do Cu2+ consome elétrons e, para
compensar essa diminuição de carga, os íons K+ migram
para o cátodo através da ponte salina.
IV. A força eletromotriz gerada por essa célula eletroquímica a 25 oC equivale a –1,1 V.
É correto o que se afirma em
a) I, II e III, apenas. b) I, II e IV, apenas. c) I, III e IV, apenas. d) II, III e IV, apenas. e) I, II, III e IV.
51. (PUC-RJ) Uma cela galvânica consiste de um dispositivo no qual ocorre a geração espontânea de corrente elétrica a partir de uma reação de oxirredução. Considere a pilha formada por duas meia-pilhas constituídas de alumínio em solução aquosa de seus íons e chumbo em solução aquosa de seus íons e os potenciais de redução abaixo: 3 0 (aq) (s) 2 0 (aq) (s) A 3e A E 1,68V Pb 2e Pb E 0,13V
CASD Vestibulares Química – Eletroquímica 10
a) a equação global desta pilha é
3 2
(aq) (s) (s) (aq)
2 A 3 Pb 2 A 3 Pb
b) o metal alumínio atua como agente oxidante.
c) a espécie 2
(aq)
Pb atua como agente redutor.
d) a diferença de potencial gerada nesta pilha é de 1,55 V. e) na semiequação de redução balanceada, a espécie
2 (aq)
Pb recebe um elétron.
52. (UEL) A conversão de energia química em energia elétrica é um fenômeno que ocorre em uma célula galvânica, por exemplo, uma pilha.
Quanto ao funcionamento de uma célula galvânica, é correto afirmar:
a) A eletricidade é produzida a partir de uma reação química não espontânea.
b) Os elétrons fluem de um eletrodo ao outro pela ponte salina.
c) Na solução de uma célula galvânica, os ânions movem-se na direção do ânodo e os cátions, na direção do cátodo. d) A reação de oxidação ocorre no cátodo e a reação de redução ocorre no ânodo.
e) A força eletromotriz é determinada pela diferença algébrica entre o potencial padrão de oxidação do cátodo e o potencial padrão de oxidação do ânodo.
53. (FATEC) Para responder à questão, considere os seguintes dados sobre potenciais padrão de redução.
Semirreação
E
θ / volt Mg2+ (aq) + 2 e-
Mg (s) - 2,37 Zn2+ (aq) + 2 e-
Zn (s) - 0,76 Fe2+ (aq) + 2 e-
Fe (s) - 0,44 Cu2+ (aq) + 2 e-
Cu(s) 0,34 Ag+ (aq) + e-
Ag (s) 0,80Uma tubulação de ferro pode ser protegida contra a corrosão se a ela for conectada uma peça metálica constituída por
a) magnésio ou prata. b) magnésio ou zinco. c) zinco ou cobre. d) zinco ou prata. e) cobre ou prata.
54. (ENEM) O crescimento da produção de energia elétrica ao longo do tempo tem influenciado decisivamente o progresso da humanidade, mas também tem criado uma séria preocupação: o prejuízo ao meio ambiente. Nos próximos anos, uma nova tecnologia de geração de energia elétrica deverá ganhar espaço: as células a combustível hidrogênio/oxigênio.
Com base no texto e na figura, a produção de energia
elétrica por meio da célula a combustível
hidrogênio/oxigênio diferencia-se dos processos
convencionais porque
a) transforma energia química em energia elétrica, sem causar danos ao meio ambiente, porque o principal subproduto formado é a água.
b) converte a energia química contida nas moléculas dos componentes em energia térmica, sem que ocorra a produção de gases poluentes nocivos ao meio ambiente.
c) transforma energia química em energia elétrica, porém emite gases poluentes da mesma forma que a produção de energia a partir dos combustíveis fósseis.
d) converte energia elétrica proveniente dos combustíveis fósseis em energia química, retendo os gases poluentes produzidos no processo sem alterar a qualidade do meio ambiente.
e) converte a energia potencial acumulada nas moléculas de água contidas no sistema em energia química, sem que ocorra a produção de gases poluentes nocivos ao meio ambiente.
