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

Uma pilha eletroquímica é um dispositivo capaz de produzir trabalho elétrico nas vizinhanças. Sobre os conceitos eletroquímicos e as semirreações a seguir, assinale a afirmativa correta.

Considere as seguintes reações de oxirredução:

Ocorre reação de desproporcionamento apenas em:

A espontaneidade de uma reação de oxirredução depende da tendência de uma espécie receber elétrons em relação à outra. Esse fator pode ser previsto com base na análise dos potenciais de redução/oxidação das espécies. As equações de oxirredução a seguir são exemplos de reações espontâneas. Considere as espécies H⁺, Fe²+, Cu⁺ e Cr³⁺ presentes nas equações apresentadas.

2h⁺ Fe° ⇆ Fe²⁺ + H₂

2Cu⁺ + H₂ ⇆ 2Cu° + 2H⁺

3Fe²⁺ + 2Cr° ⇆ 3 Fe° + 2Cr³⁺

A ordem decrescente de redução das espécies listadas no texto é

Considere a pilha de Daniell evidenciada na imagem, bem como os respectivos dados de potenciais-padrão obtidos a 298 K. Os eletrodos são conectados por dois fios de platina.

Diante do exposto, assinale a afirmativa correta.

O ferro metálico, amplamente utilizado na indústria, pode ser obtido a partir da redução do óxido ferroso (FeO) pelo monóxido de carbono (CO), de acordo com a equação abaixo, cuja variação de entalpia é desconhecida.

FeO_(s) + CO_(g) → Fe_(s) + CO_2(g)

Caso essa reação seja realizada em etapas, as reações de cada etapa serão as seguintes, em que ∆H_n (n = 1, 2 ou 3) representa a variação de entalpia da n-ésima etapa:

3 FeO_(s) + CO_2(g) → Fe₃O_4(s) + CO_(g) _____________ ∆H₁ = −36 kJ

2 Fe₃O_4(s) + CO_2(g) → 3 Fe₂O_3(s) + CO_(g) _________ ∆H₂ = +47 kJ

Fe₂O_3(s) + 3 CO _(g) → 2 Fe_(s) + 3 CO_2(g) ___________∆H₃ = −25 kJ

A partir da Lei de Hess, é possível calcular a variação de entalpia envolvida na primeira reação.

Nessa situação, considerando-se que M_Fe = 56 g/mol seja a massa molar do ferro, é correto concluir que a variação de entalpia envolvida na formação de 140 g de ferro metálico por meio da redução do óxido ferroso pelo monóxido de carbono é

Um eletrodo comercial, íon-seletivo para cálcio, é um eletrodo de membrana combinado com um de referência de Ag|AgCl. A membrana polimérica é trocadora de íons cálcio, sendo que a solução interna do eletrodo consiste em solução saturada de cloreto de cálcio. Na membrana, ocorre o processo abaixo:

Ca²⁺ + Polímero ⇌ [Ca-Polímero]

A resposta do sistema potenciométrico, em volts, em função da concentração de Ca²⁺ na solução de amostra, em mol L^-1, é modelada pela equação:

E_sistema = 0,560 + 0,060 log[Ca²⁺]_{solução medida}

Se o sinal medido de uma amostra foi 0,440 V, a concentração de Ca²⁺ na amostra, em mol L^-1, é

A corrosão galvânica consiste na remoção de elétrons do catodo na presença de um material com potencial de eletrodo maior.

Em meados do século XX, as pilhas alcalinas surgiram como uma alternativa muito mais eficiente energeticamente em comparação às pilhas tradicionais. Como mostra a seguinte figura, a pilha alcalina utiliza os mesmos eletrodos da tradicional, porém o seu eletrólito é uma solução aquosa de hidróxido de sódio concentrada (~30% em massa) contendo uma dada quantidade de óxido de zinco ― daí a denominação alcalina para essa pilha.

Internet: <http://qnesc.sbq.org.br/> (com adaptações).

Durante o funcionamento dessa pilha, o

O termo pilha é empregado para se referir a um dispositivo constituído de dois eletrodos e um eletrólito, arranjados de maneira a produzir energia elétrica. Quando os eletrodos são conectados a um aparelho elétrico, uma corrente flui pelo circuito, pois o material de um dos eletrodos oxida-se espontaneamente, liberando elétrons (ânodo), enquanto o material do outro eletrodo reduz-se, usando esses elétrons (cátodo).

Ao oxidarmos uma placa de zinco em ácido nítrico ocorre um processo de oxidação. Em relação a esse processo e o potencial de redução a 25 °C e sendo dados,

$E=Eº-\frac{0,0592V}{n}$log Q

Zn⁺²_(aq)/Zn_(s)= - 0,763 V

NO₃-/NO_(g) = 0,96 V

P NO_(g) = 2,0 atm

[H⁺] = 1,0 mol/L

[Zn⁺²] = 1,0 mol/L

[NO₃-]= 1,0 mol/L

têm-se:

A representação ilustra uma aparelhagem que pode ser utilizada para testar a força dos ácidos, observe.

Considere que foram realizados quatro experimentos (a 25°C) para avaliar a força dos ácidos: fluorídrico; acético; fosfórico; e, cianídrico, que apresentam, respectivamente, 8; 1; 27; e, 0,008% de ionização. Sabe-se que em cada um dos experimentos a solução aquosa do ácido (0,1 mol L^–1) foi adicionada no béquer (aparelhagem) e a intensidade da luz foi observada. Assinale a alternativa na qual a solução aquosa do ácido possibilitaria o maior brilho para a lâmpada.

À medida que uma reação prossegue, as concentrações dos reagentes e produtos alteram-se e, numa célula eletroquímica, a ddp (diferença de potencial ou força eletromotriz) torna-se zero, quando a reação alcança o equilíbrio. O físico-alemão Walther Hermann Nernst (1864- 1941) deduziu uma equação que permite calcular a variação do potencial de uma pilha, em determinado instante, a partir das concentrações em quantidade de matéria das soluções dos eletrodos:

$E=E^0-\frac{RT}{nF}.\text{In}Q$

Considerando a equação, acima, E⁰ representa:

Em relação ao estudo da Eletroquímica, coloque F (falso) ou V (verdadeiro) nas afirmativas abaixo e assinale a opção correta.

( ) A atividade de um íon numa solução é a disponibilidade efetiva do íon na solução. De modo geral, os íons existentes numa solução podem ser considerados como espécies isoladas, já que não são influenciados pelos íons e moléculas polares vizinhos.

( ) O potencial, medido em volt, desenvolvido em um metal imerso em uma solução 1 M de seus íons, é chamado potencial padrão ou potencial normal.

( ) A ponte salina é responsável por estabelecer a condutância iônica, unindo os dois eletrólitos de uma pilha eletroquímica.

( ) Um eletrodo é denominado cátodo quando ocorre nele uma reação de oxidação.

Dadas as semirreações de redução abaixo e seus respectivos potenciais-padrão:

½ Hg₂Cl_2(g) + e^- $\rightleftharpoons$ Hg_(I) + CI^-_______Eº = +0,268 V

AgCl_(s) + e^- $\rightleftharpoons$ Ag_(s) + CI^-________-__Eº= +0,222 V

Com base nas informações acima, analise as afirmativas a seguir e assinale a opção correta.

I- A primeira reação é a redução do calomelano.

lI- Uma célula galvânica com um eletrodo padrão de hidrogênio e um eletrodo de calomelano saturado terá uma diferença de potencial de +0,268 V.

IlI- O eletrodo de cloreto de prata não pode ser usado com um eletrodo padrão de hidrogênio.

IV- O eletrodo de cloreto de prata com KCI saturado possui potencial igual a +0,222 V.

O processo de eletroflotação, utilizado para descontaminação de água é baseado em processos eletroquímicos. Dentre esses processos ele utiliza da eletrólise para realizar a descontaminação dos recursos hídricos. Por meio dessa eletrólise é possível fazer com que as partículas de sujeiras sofram aglutinação por meio de reações de oxirredução. Em um experimento contendo Água, sulfato de cobre e corante azul, foi realizado uma eletrólise onde os eletrodos eram constituídos de Ferro (Fe) e foi utilizada a corrente de 9V. Com o tempo percebeu-se a formação de flóculos e com isso a água ia sendo clarificada e tendo depósitos no fundo do recipiente. De acordo com os dados do experimento, é correto afirmar que:

Dados: Eº Oxidação Ferro = -0,44V

Eº Oxidação Cobre= -0,34V

Eº Oxidação Hidrogênio= 0,00V

A corrosão eletroquímica é a de maior presença, nos mais diversos ambientes, é para tal processo corrosivo que se prepara a superfície metálica das torres eólicas, com o objetivo de impedir a formação de pilhas ou células corrosivas. Caracteriza-se por:

I - Realizarem-se, necessariamente, na presença de água líquida.

II - Realizarem-se em temperaturas, acima do ponto de orvalho.

III - Realizarem-se devido à formação de pilhas de corrosão ou células eletroquímicas.

Está correto o que se afirma em:

De acordo com os experimentos de Faraday, a quantidade de produto formado ou de reagente consumido em uma reação eletrolítica é estequiometricamente proporcional à diferença de potencial aplicada entre os eletrodos da célula eletrolítica.

Valendo-se de conhecimentos de eletroquímica, um perito precisa determinar por quanto tempo um sistema elétrico permaneceu em operação fornecendo uma corrente de 6A.

Dentre as evidências coletadas, sabe-se que ocorreu um depósito de toda a prata (massa molar 108 gramas por mol) de 200mL de uma solução 0,2M de nitrato de prata.

Sabendo-se que o equivalente eletroquímico da prata é 1,118mg/C, o tempo foi de cerca de:

O esquema a seguir mostra dois recipientes (A e B) contendo eletrodos de Cobre mergulhados em soluções de concentrações distintas e conectados por um fio condutor:

De acordo com a figura acima, é correto afirmar que:

Em reações químicas, o oxigênio pode reduzir a água oxigenada, que é uma solução aquosa de peróxido de hidrogênio — H₂O₂ (aq). As reações de oxirredução que envolvem a água oxigenada como reagente constituem casos particulares de reações, pois essa solução pode atuar como agente oxidante e também como redutor.

CrCl₃ (aq) + H₂O₂ (aq) + NaOH (aq) → Na₂CrO₄ (aq) +NaCl (aq) + H₂O (l)

Internet: <www.ufjf.br/química> (com adaptações).

A respeito da reação de oxirredução não balanceada citada no texto acima, assinale a opção correta.