Questões de Concurso sobre Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday.

Um valor de força eletromotriz positiva está associado a um processo redox espontâneo.

As seguintes equações são exemplos corretos de semirreações de oxirredução.

$\begin{array}{c}C{e}^{+4}+e^{-}\to C{e}^{3+}\\ F{e}^{+2}\to F{e}^{3+}+e^{-}\end{array}$

As células voltaicas são baseadas nas reações de oxirredução espontâneas. Contrariamente, é possível usar a energia elétrica para fazer com que as reações redox não espontâneas ocorram. Tais processos, produzidos por uma fonte externa de energia elétrica, são chamados reações de eletrólise e ocorrem em células eletrolíticas. Por exemplo, a eletricidade pode ser usada para decompor o cloreto de sódio fundido em seus elementos componentes:

2 NaC𝓁(𝓁) → 2 Na (𝓁) + C𝓁₂ (g)

Fonte: BROWN, T.L. et al. Química, a ciência central. 9. ed. São Paulo: Ed. Pearson, 2005, p.754.

O gás cloro produzido nessa reação é extremamente tóxico. Foi inclusive utilizado como agente químico de guerra em diversos conflitos. Considerando-se uma eletrólise ígnea de cloreto de sódio fundido durante 1 h 04 m 20 s (3860 s), sob uma corrente elétrica constante de 10 A, o volume de gás cloro formado nas CNTP será de, aproximadamente

Dados: volume molar gasoso nas Condições Normais de Temperatura e Pressão (CNTP) = 22,4 L mol^-1 constante de Faraday: 1 F = 96500 C / mol de elétrons

As reações químicas são essencialmente transformações de energia nas quais a energia estocada nas ligações químicas é transferida para novas ligações formadas. Nessas transferências, os elétrons mudam de um nível energético para outro. Em muitas reações, os elétrons passam de um átomo ou uma molécula para outro átomo ou molécula. Essas reações, conhecidas como reações de oxidação-redução (também conhecidas como oxirredução ou reações redox), são de grande importância nos organismos vivos. A respeito das reações de oxidação-redução, assinalar a alternativa que preenche as lacunas abaixo CORRETAMENTE: O(A) ___________ de um elétron é conhecido(a) como __________, e o átomo ou a molécula que perde o elétron se diz __________.

O(A) __________ é ao contrário, o(a) ____________ de um elétron tornando o átomo ou molécula _________. As reações de oxidação e redução sempre ocorrem simultaneamente.

Os termos “oxidação” e “redução” vêm de reações que foram conhecidas por séculos. Civilizações antigas aprenderam como transformar óxidos e sulfetos metálicos em metais, isto é, como reduzir os minérios em metais. Um exemplo de reações de oxidação-redução, é o óxido de ferro (III) reagindo com o monóxido de carbono, como mostrado na equação abaixo:

Fe₂O₃ (s) + 3 CO (g) → 2 Fe (s) + 3 CO₂ (g)

Nesta reação, podemos afirmar CORRETAMENTE que:

A creatina é um composto produzido a partir de alguns aminoácidos (glicina, arginina, metionina) e é um suplemento recomendado para o aumento da força e da massa muscular. Sua estrutura química é apresentada a seguir:

Em pH = 11,0, qual átomo estará carregado negativamente, formando uma espécie química iônica?

As celas galvânicas com celas separadas podem ser representadas graficamente da seguinte maneira:

A⁰│A⁺ⁿ ║ B⁺ⁿ│B⁰

em que A⁰ e B⁰ são as espécies A e B reduzidas, A⁺ⁿ e B⁺ⁿ são as espécies A e B oxidadas, o símbolo │ corresponde à interface metal/solução, e a representação ║ é a ponte salina.

Considerando que pilhas com celas separadas necessitam de uma ponte salina para funcionar, a função dessa ponte salina no conjunto é de:

A pilha comum, também denominada pilha de Leclanché, é constituída por um cilindro de zinco separado do eletrodo central que consiste em grafite recoberto por dióxido de manganês, carvão em pó e uma pasta com cloreto de zinco e cloreto de amônio.

A equação global de funcionamento da pilha de Leclanché está representada a seguir.

Zn (s) + 2MnO₂ (aq) + 2NH₄⁺ (aq) → Zn²⁺ (aq) + Mn₂O₃ (s) + 2NH₃ (g) + H₂O ($\ell$)

Essa pilha não é recarregável e deixa de funcionar quando todo o dióxido de manganês é consumido.

Sobre o funcionamento da pilha de Leclanché, analise as afirmativas a seguir.

I. No anodo ocorre a oxidação do zinco, liberando dois elétrons.

II. No cátodo ocorre a redução do manganês, liberando dois elétrons.

III. No polo negativo, o íon amônio sofre oxidação.

Está correto o que se afirma em

Uma célula eletroquímica foi construída sem a utilização de uma fonte externa, com uma semicélula contendo um eletrodo de cádmio em solução de Cd²⁺ e outra semicélula contendo um eletrodo de níquel em solução de Ni²⁺. Da tabela de Potenciais Padrão de Redução, foram selecionadas as semirreações envolvidas no processo:

Cd²⁺ + 2e ⇌ Cd (s) E° = - 0,40 V

Ni²⁺ + 2e ⇌ Ni (s) E° = - 0,25 V

É correto afirmar

Deseja-se construir um sistema eletroquímico contendo um catodo de cobre (no qual o metal estará imerso em uma solução aquosa de nitrato de cobre) e um anodo de alumínio (no qual o metal estará imerso em solução aquosa de sulfato de alumínio). Os dois eletrodos estarão conectados por uma ponte salina, contendo solução aquosa de nitrato de potássio e, externamente, por um fio de cobre condutor.

[Dados. Potenciais de redução padrão:

E⁰_Al3+|Al = -1,66 V; E⁰_Cu2+|Cu = +0,34 V.]

Nessas condições, analise as afirmativas a seguir a respeito desse sistema eletroquímico:

I. Será uma pilha, pois a reação esperada é espontânea.

II. A diferença de potencial esperada é 7,32V.

III. Será uma reação espontânea se um potencial externo de 2,00V for aplicado ao sistema.

Está correto o que se afirma em

Considere-se que, no processo de galvanização, o ferro seja coberto por uma camada de zinco. Nessa situação, o zinco é chamado de metal de sacrifício, pois será oxidado primeiro, porque apresenta maior potencial de oxidação que o ferro.

Um marca-passo cardíaco é alimentado por uma pilha de lítio-iodo, que possui durabilidade em torno de 10 anos, sendo leve, segura e assemelhando-se a moedas bem pequenas. Dadas as suas semirreações e seus respectivos potenciais, pode-se prever que a diferença de potencial, em volt, de um marca-passo será equivalente a:

Li⁺_(s) + e^- → Li_(s) E^o = - 3,04 V

I_2(s) + 2e^- → 2 I^-_(s) E^o = + 0,54 V

O técnico responsável pelas aulas experimentais do laboratório de química foi designado a montar uma célula galvânica e medir o potencial eletroquímico dessa célula. Para isso, foram utilizadas placas metálicas (eletrodos) de prata imersas em solução de nitrato de prata e placas metálicas de cobre imersas em solução de nitrato de cobre (II). Cada solução estava em um béquer, sendo que as duas semicélulas foram unidas por uma ponte salina. Para medir o potencial eletroquímico, os dois eletrodos foram conectados a um voltímetro. Considerando que a operação dessa célula foi realizada sob condições padrão e diante dos dados fornecidos, é correto afirmar que

Dados: 𝚬^𝟎 𝐂𝐮^𝟐+/𝐂𝐮^𝟎 = +𝟎, 𝟑𝟒 𝐕; 𝚬^𝟎 𝐀𝐠+/𝐀𝐠^𝟎 = +𝟎, 𝟖𝟎 𝐕

As reações de oxirredução envolvem a transferência de elétrons entre as espécies químicas, o que é evidenciado pela mudança no número de oxidação (Nox) dos participantes da reação. Observe a reação abaixo.

Fonte da imagem: Modificado de Mundo Educação.

Nessa reação, o Zn0 é:

Os métodos analíticos instrumentais consistem na medida das propriedades físicas do analito, tais como potencial elétrico, razão massa/carga, absorção e emissão de radiação, resistência elétrica, entre outros. Associe a 1ª coluna com a 2º coluna e assinale a alternativa com a sequência correta:

1ª COLUNA

(1) potencial elétrico.

(2) razão massa/carga.

(3) absorção de radiação.

(4) emissão de radiação.

(5) resistência elétrica.

2ª COLUNA

( ) espectrometria.

( ) condutometria.

( ) espectroscopia.

( ) potenciometria e crono potenciometria.

( ) espectrofotometria e fotometria.

A sequência correta de cima para baixo é:

A eletroquímica trata da conversão da energia elétrica em energia química e viceversa. Nesse sentido, analise as assertivas abaixo:

I. As semi-reações expressam as duas contribuições (redução e oxidação) de uma reação redox incompleta.

II. Em uma célula galvânica, uma reação química espontânea libera elétrons da célula através do catodo, o sítio de redução, e os retira no anodo, o sítio de oxidação.

III. A corrosão dos metais, como, por exemplo, o enferrujamento, é um fenômeno eletroquímico.

IV. O potencial fornecido a uma célula eletrolítica deve ser no mínimo igual ao potencial de reação a ser invertida. Se existe na solução mais de uma espécie que pode ser oxidada, as espécies com os maiores potenciais de redução são, preferencialmente reduzidas.

Quais delas estão INCORRETAS?

A bateria regulada por válvula (VRLA) é um tipo de bateria chumbo-ácido na qual o eletrólito está imobilizado na forma de gel ou absorvido em microfibra de vidro. Este tipo de bateria não necessita de reposição de água, pois o oxigênio (O₂) e o hidrogênio (H₂) gerados durante o funcionamento são recombinados, como indicado nas seguintes reações:

O₂ + 2 Pb → 2 PbO

2 PbO + 2 H₂SO₄ → 2 PbSO₄ + 2 H₂O

2 PbSO₄ + 4 H+ + 4 e^– → 2 Pb + 2 H₂SO₄

2 H+ + 2 e^– → H₂

Considerando o fenômeno exposto, assinale a alternativa que apresenta a ddp (ΔE⁰) gerada na recombinação do O₂ com o H₂.

Dados:

Existem milhares de processos eletroquímicos envolvidos em reações químicas e biológicas, na fabricação de produtos e na pesquisa e no desenvolvimento de novas tecnologias. Portanto, o estudo eletroquímico é fundamental, sendo importante ter um bom entendimento dos principais conceitos para compreender todos os fenômenos envolvidos. Nesse sentido, analise a célula galvânica a seguir e assinale a alternativa INCORRETA.

O esquema a seguir representa o funcionamento de uma bateria do tipo íon lítio, cuja equação global é representada pela equação:

LixCoO₂ (s) + LiyC₆ (s) → Lix+yCoO₂ (s) + C₆ (s).

(Pilhas e baterias: Funcionamento e impacto ambiental (sbq.org.br))

De acordo com o esquema, durante a descarga da bateria

Considere as duas semirreações e seus respectivos potenciais-padrão de redução que envolvem íons de halogênios, na formação de uma pilha.

Br${\mathrm{O}}_3^{-}$ (aq) + 6 H⁺ (aq) + 6 e^- → Br^- (aq) + 3 H₂O (l) E^ored = +1,44 V

I₂ (s) + 2 e^- → 2 I^- (aq) E^ored = +0,54 V

Em relação à pilha formada, observa-se que