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

A figura seguinte representa o processo de eletrólise empregado na purificação de cobre, no qual por uma solução de sulfato de cobre (CuSO4) passa uma corrente elétrica que promove uma deposição de 8,50 g de cobre no cátodo.

(https://www.todamateria.com.br/eletrolise/ - Adaptado)

Dados: massas molares Cu=64g; O=16g; S=32g.

Nesse experimento, com base na massa de deposição de Cobre no cátodo, a massa, em gramas, de sulfato de cobre (CuSO4) decomposta foi de

A Eletroquímica é um ramo da Físico-química que estuda as reações em que há transferência de elétrons (reações de oxirredução) e a sua conversão em energia elétrica, bem como o processo contrário, isto é, a conversão de energia elétrica em energia química. Ela tem grande presença no cotidiano, já que é usada em pilhas e baterias que, por sua vez, são utilizadas em aparelhos eletrônicos. Marque a opção que indica quem foi o químico, físico, inventor da bateria elétrica e da pilha voltaica.

As células de combustíveis ou pilhas de hidrogênio usam gases como combustíveis. Em geral, têm três compartimentos. O primeiro contém hidrogênio (H2). No segundo compartimento, outro gás que será reagente como o gás oxigênio (O2). Ambos são separados por um terceiro compartimento, um ambiente onde estes gases irão se difundir passando pelos eletrodos e irão reagir, de tal forma que estas células convertem a energia liberada em reações de combustão dos gases em eletricidade. Esse tipo de pilha não se gasta, ou seja, os reagentes são continuamente injetados no aparelho durante o processo de oxirredução

Numa análise potenciométrica, um eletrodo de referência deve ter um potencial exatamente conhecido, constante e completamente insensível à composição da solução do analito. Um exemplo desse tipo de eletrodo é

Grupos de pesquisa em todo o mundo vêm buscando soluções inovadoras, visando a produção de dispositivos para a geração de energia elétrica. Dentre eles, pode-se destacar as baterias de zinco-ar, que combinam o oxigênio atmosférico e o metal zinco em um eletrólito aquoso de caráter alcalino. O esquema de funcionamento da bateria zinco-ar está apresentado na figura.

LI, Y.; DAI, H. Recent Advances in Zinc–Air Batteries. Chemical Society Reviews, v. 43, n. 15, 2014 (adaptado).

No funcionamento da bateria, a espécie química formada no ânodo é

Uma pilha de concentração foi construída com duas semicélulas de zinco. A semirreação de oxidação do zinco na condição padrão é descrita a seguir:

Zn (s) → Zn²⁺ (aq) + 2e^- E⁰ = +0,76 V

Inicialmente, na semicélula 1, a concentração da solução de íons zinco era igual a 1,5 mol/L e, na semicélula 2, a concentração de íon zinco era igual a 0,5 mol/L.

Dado: log3 = 0,5

Com base nessas informações, assinale com V as afirmativas verdadeiras e com F as falsas.

( ) No eletrodo da semicélula 2, encontra-se o catodo da pilha.

( ) No eletrodo da semicélula 1, encontra-se o polo negativo.

( ) A força eletromotriz da pilha é aproximadamente 0,75 V.

( ) Possivelmente, a pilha não funcionará, porque os eletrodos são um único elemento.

Assinale a sequência correta.

Efeitos da corrosão afetam moradores da Praia do Futuro

Só em 2016, a Enel trocou 125 postes e 28 transformadores, devido aos danos causados no local.

Corrosão da parede: maresia elevada

A informação de que a Praia do Futuro, em Fortaleza, tem a segunda maior propagação de maresia do mundo, perdendo apenas para o Mar Morto, em Israel, ainda não foi comprovado cientificamente. Entretanto, os efeitos da corrosão ocasionados por esse fenômeno natural continuam dando prejuízos aos proprietários de imóveis na região, que chegam a gastar até R$ 30 mil em manutenções para evitar danos maiores. Há também moradores que conseguem conviver com a maresia, sem ter maiores prejuízos, e acreditam que a região sofre especulação imobiliária, além de preconceito por parte da população[ ...].

Disponível em: http://diariodonordeste.verdesmares.com.br/editorias/metro/efeitos-da-corrosao-afeta-mmoradores-da-praia-do-futuro-1.1684128. Acesso em 01 fev. 2019.

O fenômeno da corrosão, ferrugem pode ser esquematizado conforme as reações de oxidação/reduções, conforme seus potenciais de redução:

2Fe²+ (aq) + 4e- → 2Fe(s) E° = -0,44 V

2H₂O(l) + O₂(g) + 4e− → 4OH⁻(aq) E° = + 0,40 V

A ddp para o processo da ferrugem descrito vale em volt:

Um estudante do IFMS montou uma cela galvânica (pilha) conforme esquema a seguir:

Legenda da figura: (A) placa de estanho, (B) solução aquosa contendo íons Sn²⁺, (C) placa de alumínio, (D) solução aquosa contendo íons Aℓ³⁺, (E) fio metálico, (F) resistência elétrica e (G) ponte salina.

Considerando os seguintes dados:

E°(Sn²⁺/Sn) = -0,14 V

E°(Aℓ³⁺/Aℓ) = -1,68 V

Durante o funcionamento da pilha, o estudante fez algumas afirmações:

I. A concentração de íons alumínio aumenta na solução da direita (D).

II. Na placa de alumínio ocorre a corrosão.

III. O fluxo de elétrons ocorre pelo fio metálico a partir da placa de estanho em direção à placa de alumínio.

IV. Na placa de estanho ocorre a redução.

V. A placa de estanho é o polo negativo da cela galvânica.

Dessas afirmações,

Dada a equação abaixo:

SnCl₂ + 2 HCl + H₂O₂ → SnCl₄ + 2 H₂O.

Analise as afirmações feitas acerca do processo de oxidoredução que ocorre nessa reação:

I. O estanho sofre redução.

II. O peróxido de hidrogênio é o agente oxidante.

III. O ácido clorídrico é o agente redutor.

IV. A variação do nox do estanho é de +2 para +4.

Estão corretas as afirmativas:

Em meio ácido ([H⁺]= 1 mol L-1 ), o diagrama de Latimer para o manganês é:

$M{n}^{2+}$ $M{n}^{+3}$ $Mn{O}_2$ $Mn{O}_4^{2-}$ $Mn{O}_4^{-}$

Uma solução ácida de permanganato reage com uma placa de zinco (E⁰ (Zn²⁺/Zn) = -0,76 V).

Em relação às afirmativas:

I. O potencial de redução padrão do permanganato é E⁰ = 1,06 V

II. A reação global balanceada que ocorreu é 5Zn + 8H⁺ + MnO₄^- $\to$ 5Zn²⁺ + Mn²⁺ + 4H₂O

III. A reação balanceada de redução do permanganato é 8H⁺ + 5 e^- + MnO₄^- $\to$ Mn²⁺ + 4H₂O

Está (estão) correta(s)

Considere as semirreações e seus respectivos potenciais-padrão de redução, apresentados a seguir.

Pb²⁺_(aq) + 2e^- Pb_(s) → E°_red = - 0,127 V

Zn²⁺(aq) + 2e^- Zn_(s) → E°_red = - 0,762 V

Cu²⁺(aq) + 2e^- Cu_(s) → E°_red = + 0,339 V

Mn²⁺(aq) + 2e^- Mn_(s) → E°_red = - 1,182 V

Fe²⁺(aq) + 2e^- Fe_(s) → E°_red = - 0,409 V

A partir desses dados, assinale a alternativa em que o elemento químico é considerado o melhor agente redutor em reações redox espontâneas.

Neste ano de 2019, foi realizada pelos alunos da EsPCEx uma prática no laboratório de química envolvendo eletrólise com eletrodos ativos conforme a descrição experimental:

- Num béquer de capacidade 100 mL (cuba eletrolítica) coloque cerca de 50 mL de solução aquosa de sulfato de cobre II de concentração 1 mol.L^-1. Tome como eletrodos uma barra fina de cobre e um prego de ferro. Ligue-os com auxílio de fios a uma fonte externa de eletricidade com uma corrente contínua de intensidade de 3 Ampères. Esta fonte tem capacidade para efetuar perfeitamente esse processo de eletrólise. O prego deve ser ligado ao polo negativo da fonte e a barra de cobre ao polo positivo da fonte. Mergulhe os eletrodos na solução durante 16 minutos e 5 segundos e observe.

Considere o arranjo eletrolítico (a 25 ºC e 1 atm) e o sal completamente dissociado, conforme visto na figura a seguir:

Dado: 1 Faraday (F) = 96500 Coulomb (C) / mol de elétrons

Na discussão apresentada nos relatórios dos diversos grupos de alunos, surgiram as seguintes afirmativas:

I – Na superfície do prego ocorreu a deposição de cobre metálico.

II – Durante o processo a barra de cobre se oxida.

III – A massa de cobre metálico que se depositou na superfície do prego foi de 2,45 g.

IV – A semi-reação de redução que ocorre no cátodo é Cu²⁺ + 2 e- Cuº.

V – A reação global é Fe²+ + Cuº Feº + Cu²

Assinale a alternativa que apresenta todas as afirmativas corretas, dentre as listadas acima.

Considere uma bateria de fluxo de hidrogênio gasoso (H₂) e bromo líquido (Br₂) operando nas condições padrão. Durante a descarga, a bateria converte H₂ e Br₂ em ácido bromídrico (HBr). As reações de meia célula e os respectivos potenciais-padrão de eletrodo, a 298 K, são:

Anodo, H₂ $\to$ 2H⁺ + 2e^- (E⁰ = 0 V) ----------- Catodo, Br₂ + 2e^- $\to$ 2Br^- (E⁰ = 1,087 V)

A dissociação da água pode ser observada pelo efeito da seguinte semirreação:

O₂ + 4e^- + 4H⁺ $\to$ 2H₂O E⁰ = 1,229 V

A formação de complexos iônicos de polibrometo ocorre segundo as reações e suas respectivas constantes de equilíbrio:

Br₂ + Br^- $\rightleftharpoons$ Br₃^- --------K₃ = 16,7 ---------2Br₂ + Br^- $\rightleftharpoons$ Br₅ ----------K₅ = 37,7

Sejam feitas as seguintes afirmações a respeito dessa bateria:

I. O potencial da célula pode ser aproximado pela equação: E_catodo - E_anodo = 1,087 + 0,06 pH.

II. O solvente (água) é termodinamicamente estável somente a pH < 2,4.

III. Recarregar a bateria com um potencial catódico inferior a 1,229 V garante a estabilidade do solvente.

IV. Durante a descarga da bateria, a concentração do HBr aumenta e podem formar complexos iônicos de Br₃^- e Br₅^-.

Das afirmações acima, estão CORRETAS

Considere os potenciais padrões de redução apresentados abaixo:

Atkins, P.; De Paula, J. Físico-química. 10. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2017.v. 2.

Identifique nas reações abaixo, a que é classificada como um processo espontâneo.

Considerando uma tubulação longa de aço enterrada em solo arenoso e rochoso, distante de qualquer interferência, é correto afirmar que a sequência que representa o tipo de pilha e a forma de corrosão, respectivamente, é

Estudos mostram o desenvolvimento de biochips utilizados para auxiliar o diagnóstico de diabetes melito, doença evidenciada pelo excesso de glicose no organismo. O teste é simples e consiste em duas reações sequenciais na superfície do biochip, entre a amostra de soro sanguíneo do paciente, enzimas específicas e reagente (iodeto de potássio, KI), conforme mostrado na imagem.

Após a adição de soro sanguíneo, o fluxo desloca-se espontaneamente da esquerda para a direita (ii) promovendo reações sequenciais, conforme as equações 1 e 2. Na primeira, há conversão de glicose do sangue em ácido glucônico, gerando peróxido de hidrogênio:

Equação 1

C₆H₁₂O₆ (aq) + O₂ (g) + H₂O (l) C₆H₁₂O₇ (aq) + H₂O₂ (aq)

Na segunda, o peróxido de hidrogênio reage com íons iodeto gerando o íon tri-iodeto, água e oxigênio.

Equação 2

2 H₂O₂ (aq) + 3 l⁻ (aq) $\to$ I₃ ⁻ (aq) + 2 H₂O (I) + O₂ (g)

GARCIA, P. T. et al. A Handheld Stamping Process to Fabricate Microfluidic Paper-Based Analytical Devices with Chemically Modified Surface for Clinical Assays. RSC Advances, v. 4, 13 ago. 2014 (adaptado).

O tipo de reação que ocorre na superfície do biochip, nas duas reações do processo, é

Qual das alternativas abaixo contém somente processos eletrolíticos que podem ser aplicados ao tratamento de efluentes?