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

Sobre o processo eletrolítico para obtenção de elementos químicos isolados, analise as afirmativas a seguir:

I. A eletrólise é um processo no qual o trabalho elétrico gera a reação química.

II. Se o cloreto de sódio for submetido a uma eletrólise ígnea ou aquosa, os produtos dessa reação são os mesmos: sódio metálico e gás cloro.

III. Na eletrólise em meio aquoso, quem irá definir a ordem de descarga dos íons é o potencial de redução padrão, E°_red, de cada substância durante esse processo.

IV. A quantidade formada de produtos eletroquímicos será definida pela primeira lei de Faraday.

É CORRETO o que se afirma em

A bateria de Thomas Edison desenvolvida no século 19 é um dispositivo eletroquímico que funciona de acordo com o esquema simplificado representado na figura. No sentido da descarga, o potencial fornecido por par de eletrodos é igual a +1,35V

(George C.Pimentel. “Química Ciência Experimental” 1981. Adaptado)

Considere as informações:

Na bateria de Thomas Edison em operação no sentido da descarga, o eletrodo em que se processam a oxidação e o potencial padrão de redução da equação I são:

Considere as equações químicas a seguir.

I NH₃ + H₂O ⇌ NH₄ ⁺ + OH⁻

II Cu²⁺ + 4 NH₃ ⇌ [Cu(NH₃)₄] ²⁺

III 2 Fe³⁺ + Sn²⁺ ⇌ 2 Fe²⁺ + Sn⁴⁺

Ocorre reação de oxirredução apenas na(s) equação(ões)

O potencial arbitrariamente atribuído ao eletrodo-padrão de hidrogênio, na faixa de temperatura de 20 ℃ até 30 ℃, é 0 V.

Quando uma corrente passa por uma solução ligeiramente diluída de ácido sulfúrico [H₂SO₄], 40 cm³ de H₂ são produzidos no cátodo em um tempo de 5 min, conforme medido a 288 K e 748 mm Hg. A intensidade de corrente, expressa em Ampère, gerada nessas condições é de, aproximadamente,

Dados: Massa molar (g mol^–1): H = 1

R = 0,082 atm L mol^–1 K ^–1

m = I.t.E / 96.500

1 atm = 760 mm Hg

P.V = n.R.T

As reações de oxirredução são de imensa importância por nortearem processos bioquímicos e industriais e por serem a base para geração de eletricidade por meio de reações químicas. Com relação à eletroquímica, é correto afirmar que:

Marque a alternativa que representa o potencial eletroquímico no ponto de equivalência para a titulação de Fe²⁺ com MnO^4-, cuja reação é representada a seguir:

$5F{e}^{2+}{}_{(aq)}+Mn{O}_{4^{-}(aq)}+8H_3{O}^{+}{}_{(aq)}\leftrightarrows 5F{e}^{3+}{}_{(aq)}+M{n}^{2+}{}_{(aq)}+12H_2{O}_{(I)}$

Sobre a eletrólise ígnea e em solução aquosa, analise as afirmativas a seguir.

I. Reações de eletrólise são típicas das chamadas células voltaicas, as quais empregam uma fonte externa de eletricidade para promover uma reação eletroquímica não espontânea.

II. O meio que transporta a corrente na célula voltaica pode ser um sal fundido ou uma solução de eletrólito.

III. Assim como nas células galvânicas, o eletrodo onde ocorre a redução é chamado de cátodo e o eletrodo em que ocorre a oxidação é chamado de ânodo.

IV. A eletrólise em sal fundido e em solução aquosa sempre levará aos mesmos produtos.

Está correto o que se afirma apenas em

A reação de uma bateria de chumbo-ácido pode ser representada pela equação:

$Pb{O}_2(s)+Pb(s)+2HS{O}_4^{-}(aq)+2H^{+}(aq)\rightleftharpoons 2PbS{O}_4(s)+2H_{2}O(l)$

Dados: E° _red (cátodo) = + 1,685 V e E° _red (ânodo) = - 0,356 V

Analise as afirmações numeradas de I a IV em relação a esse tipo de bateria.

I. Os eletrodos de PbO2(s) e Pb(s) são inertes, sendo o potencial de pilha dependente apenas da concentração de ácido sulfúrico.

II. No processo de recarga da bateria ocorre redução do pH do meio aquoso.

III. O Pb(s) atua como agente redutor no processo de recarga da bateria.

IV. O processo de descarga leva a um potencial padrão de pilha de +2,041 V e a uma redução da densidade do eletrólito.

Assinale a alternativa CORRETA.

A figura ilustra esquematicamente um processo de remediação de solos contaminados com tricloroeteno (TCE), um agente desengraxante. Em razão de vazamentos de tanques de estocagem ou de manejo inapropriado de resíduos industriais, ele se encontra presente em águas subterrâneas, nas quais forma uma fase líquida densa não aquosa (DNAPL) que se deposita no fundo do aquífero. Essa tecnologia de descontaminação emprega o íon persulfato (S₂O₈²⁻), que é convertido no radical •SO₄⁻ por minerais que contêm Fe(III). O esquema representa de forma simplificada o mecanismo de ação química sobre o TCE e a formação dos produtos de degradação.

BERTAGI, L. T.; BASÍLIO, A. O.; PERALTA-ZAMORA, P. Aplicações ambientais de persulfato: remediação de águas subterrâneas e solos contaminados. Química Nova, n. 9, 2021 (adaptado).

Esse procedimento de remediação de águas subterrâneas baseia-se em reações de

Em uma aula de eletroquímica, foi montado um aparato experimental, conforme representado na figura a seguir.

Representação de uma célula eletroquímica

Disponível em https://encrypted-tbn0.gstatic.com/. Acesso em 30 de outubro de 2022.

É vasta na literatura referente ao ensino de química, como por exemplo em Mortimer (2000), a importância de se delinear as concepções alternativas dos estudantes para a construção coerente de um planejamento educacional. No caso da aula de eletroquímica, uma concepção alternativa esperada é a noção de que:

A equação de Gibbs, ΔG = ΔGº + RT lnQ, traduz a dependência da tensão imposta a células eletroquímicas em relação às concentrações das espécies envolvidas.

Em uma aula prática de química, foi montada a aparelhagem representada na figura a seguir, para um experimento de eletrólise, usando-se como eletrólito, uma solução aquosa de iodeto de sódio 1,0 mol/L em pH = 7 e algumas gotas de uma solução aquosa de amido.

Dados: potencial padrão de redução a 25^oC.

O₂ (g) + H₂O(𝓁) + 4e^– → 4OH^– (aq) ________ E^o = +0,40 V

I₂ (s) + 2 e^– → 2 I^– (aq) ________ ________ E^o = +0,54 V

O₂ (g) + 4 H+(aq) + 4e^– → 2 H2O(l) _____ __ E^o = +1,23 V

2 H₂O (𝓁) + 2e^– → H₂(g) + 2OH^– (aq) __ ____ E^o = –0,83 V

Na+(aq) + 1e^– → Na(s) ________ _______ _ E^o = –2,71 V

(P. Atkins, P.; L. Jones; Princípios de Química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. 5a ed. Porto Alegre: Bookman, 2012)

Ao iniciar o experimento, verificou-se o sugimento de coloração azulada em um dos compartimentos eletródicos e a formação de um gás no outro compartimento. Esse fato ocorreu devido à formação de iodo no

Em uma célula eletroquímica, ocorre a seguinte reação:

$N{O}_3^{-}+8C{l}^{-}+10H^{+}\to 4C{l}_2+N{H}_4^{+}+3H_{2}O$

Nessa reação, a espécie química que sofre oxidação é

A magnitude do potencial-padrão do Fe²⁺ e Zn²⁺ foi medida conectando cada uma das semi-células dos metais com um eletrodo-padrão de hidrogênio, obtendo-se os seguintes valores:

$F{e}^{2+}/FeF{e}^{2+}(aq)+2\bar{e}\rightleftharpoons Fe(s)|Eº|=0,44V$

$Z{n}^{2+}/ZnZ{n}^{2+}(aq)+2\bar{e}\rightleftharpoons Zn(s)|Eº|=0,76V$

Foi observado, durante as medidas, que os eletrodos de ferro e zinco são os polos negativos. Diante desse resultado, foi construída uma célula galvânica com os metais. Diante dessas condições é INCORRETO afirmar:

Em um experimento, um grupo de alunos testou a condutividade de algumas amostras em temperatura ambiente, usando um circuito elétrico e uma lâmpada, conforme o esquema representado na figura.

As amostras estão descritas no seguinte quadro.

Os testes que resultaram no acendimento da lâmpada foram aqueles realizados com as amostras

As pilhas consistem em um sistema onde a energia química proveniente de reações redox espontâneas produzem energia elétrica. A pilha de Daniell é um clássico exemplo de célula galvânica que usa a oxidação do cobre pelos íons zinco, conforme a equação representada a seguir:

Zn(s) + Cu²⁺(aq) $\to$ Zn²⁺(aq) + Cu(s)

Dado

Zn²⁺(aq) + 2e^- $\to$ Znº (s) Eº = -0,76 V

Cu²⁺(aq) + 2e^- $\to$ Cuº(s) Eº = +0,34 V

A respeito das células galvânicas em geral e sobre a pilha de Daniell, é correto afirmar que

Antes do desenvolvimento do processo eletrolítico, o alumínio era obtido por meio de reação química. A rota experimental era onerosa e atribuía ao alumínio um custo por quilograma superior ao ouro. Em 1855, em uma exposição em Paris, o alumínio foi apresentado como um metal raro, mesmo sendo um dos elementos mais abundantes da crosta terrestre. Graças ao advento da eletrólise, o alumínio pôde ser produzido em larga escala, passando a se tornar um objeto comum no cotidiano das pessoas. O processo eletrolítico usado comercialmente para produzir alumínio denomina-se:

Analise as afirmativas a seguir e atribua (V) às sentenças verdadeiras e (F) às falsas. Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta, de cima para baixo.

( ) Oxidação é um processo no qual elétrons são perdidos por um átomo ou grupo de átomos, e redução é um processo no qual elétrons são recebidos por um átomo ou grupo de átomos.

( ) Na reação Zn(s) + Cu²⁺ ⇌ Zn²⁺ + Cu(s), o Zn atua como agente redutor, e o Cu²⁺ é o agente oxidante.

( ) Nas substâncias AgCℓ, NaF, BaCO₃ e SrHPO₄, o estado de oxidação do metal é +1.

( ) A equação Fe³⁺ + 2I^- ⇌ Fe²⁺ + I₂ está adequadamente balanceada.

( ) Os estados de oxidação do Cℓ nas espécies Cℓ^-, CℓO^-, CℓO₄^- e Cℓ₂ são, respectivamente, -1, +1, +7 e 0.

A medida da condutividade elétrica de soluções é realizada em um dispositivo baseado na ponte de Wheatstone com o uso de uma célula condutométrica e um condutivímetro. Com relação à medida instrumental da condutividade, é correto afirmar que