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

Soluções de peróxido de hidrogênio são normalmente empregadas para fins estéticos. Sua concentração é expressa em volumes e comercialmente recebe o nome de “água oxigenada”. A determinação da concentração do peróxido nesta solução pode ser realizada por permanganometria (reação 1). Este valor pode ser expresso em “volumes”, conforme rótulos do produto comercial, podendo ser calculado de acordo com reação 2 .

Reação 1: 5 H₂O_{2 (aq)}+ 2 MnO₄²⁺ _(aq) + 6 H⁺ _(aq)$⟶$ 5 O_2(g) + 2 Mn²⁺ (aq)+ 8 H₂O_(l)

Reação 2: 2 H₂O_{2 (aq)} $⟶$ 2 H₂O_(l) + O_2(g)

Com relação às informações dadas, podemos afirmar que:

I. A determinação de peróxido é um método complexiométrico.

II. A expressão da concentração, em volumes decorre da auto protólise do peróxido.

III. Na reação de permanganometria, o peróxido de hidrogênio é o agente redutor.

IV. Para este procedimento deve ser empregado um indicador metalocrômico.

V. A expressão “volumes de água oxigenada” se deve à geração de oxigênio na sua decomposição.

Estão CORRETAS apenas as afirmativas:

Considere as seguintes semirreações:

Fe³⁺ + e- ⇌ Fe²⁺ _______________________E⁰ = 0,770 V

MnO₄ - + 5e^- + 8H⁺ ⇌ Mn²+ + 4H₂O________ E⁰ = 1,51 V

Acerca dessas semirreações, considere as afirmações a seguir:

I – A reação acontecerá de forma espontânea entre Fe³+ e MnO₄^- na proporção estequiométrica de 5 para 1.

II – O potencial padrão para a reação global será 2,28 V.

III – Em uma titulação entre as duas espécies, o potencial do ponto de equivalência será apenas dependente dos potenciais padrão das semirreações e do pH do meio.

IV – O íon permanganato é um agente redutor mais fraco que o íon hidrogênio.

Em relação a essas afirmativas, estão CORRETA

No ano de 2018, os alunos da EsPCEx realizaram, na aula prática de laboratório de química, um estudo sobre revestimento de materiais por meio da eletrólise com eletrodos ativos, visando ao aprendizado de métodos de proteção contra corrosão. Nesse estudo, eles efetuaram, numa cuba eletrolítica, o cobreamento de um prego, utilizando uma solução de sulfato de cobre II e um fio de cobre puro como contra-eletrodo. Para isso, utilizaram uma bateria como fonte externa de energia, com uma corrente contínua de intensidade constante de 100 mA e gastaram o tempo de 2 minutos. Considerando-se não haver interferências no experimento, a massa aproximada de cobre metálico depositada sobre o prego foi de

Dados: massa molar do cobre = 64 g · mol^-1 ; 1 Faraday = 96500 C · mol^-1

A oxidação e a redução não ocorrem simultaneamente, sendo necessário o término de uma para o início da outra.

A diferença de potencial entre dois eletrodos em uma célula voltaica fornece a força eletromotriz que empurra os elétrons por um circuito externo. Para uma pilha, essa força é denominada potencial da célula (E). Sob condições-padrão (concentração das soluções de 1 mol L^-1, pressão 1 atm e 25 ºC), tem-se o potencial-padrão da célula (Eº_célula), que pode ser determinado pela diferença dos potenciais-padrão de redução das reações que acontecem no catodo (Eº_catodo) e anodo (Eº_anodo). Sabendo que os Eº das células voltaicas Zn-Cu²⁺, Ni-Cu²⁺ e Zn-Fe²⁺ são +1,10, +0,62 e +0,32 V, respectivamente, assinale a alternativa que apresenta o Eº da célula voltaica Fe-Ni2+.

(Ordem dos Eº: Cu²⁺>Ni²⁺>Fe²⁺>Zn²⁺; Fe²⁺(aq) + 2e^- → Fe(s) Eº = -0,44 V).

A reação a seguir é muito útil em procedimentos para determinação do teor de ferro.

SnC𝓁_{2 (aq)} + 2 FeC𝓁_{3 (aq)} → SnC𝓁_{4 (aq)} + 2 FeC𝓁_{2 (aq)}

Sobre essa reação, na direção da formação dos produtos, tem-se que

Dado

E^o (Fe³⁺/Fe²⁺) = +0,77 V

E^o (Sn⁴⁺/Sn²⁺) = +0,15 V

Utilize os dados abaixo para responder a questão 37.

Dados os potenciais (E°/V):

Ag⁺ + e^- → Ag 0,7996

Fe³⁺ + e^- → Fe²⁺ 0,771

Cl₂ + 2e^- → 2Cl^- 1,35827

2H⁺ + 2e^- → H₂ 0

V²⁺ + 2e^- → V -1,175

U³⁺ + 3e^- → U -1,798

Sn⁴⁺ + 2e → Sn²⁺ 0,151

Hg₂Cl₂ + 2e^- → 2Hg + 2Cl^- 0,26808

Escreva as semi-reações de cátodo e ânodo e a equação balanceada para os sistemas representados a seguir. Em cada caso faça um esquema da célula galvânica, calcule o valor de ΔE° e determine se corresponde a uma pilha ou eletrólise. Na sequência, assinale a alternativa correta.

Sistemas:

I. Pt(s) | Fe²⁺(aq), Fe³⁺(aq) | | Ag⁺(aq) | Ag(s)

II. Pt(s) | Cl^-(aq) | Cl₂(g) | | H⁺(aq) | H₂(g) | C(gr)

III. V(s) | V²⁺(aq) | | U³⁺(aq) | U(s)

IV. Hg(l) | Cl^-(aq) | Hg₂Cl₂(s) | | Sn⁴⁺(aq), Sn²⁺(aq) | Pt(s)

Assinale a alternativa correta:

A Equação de Nernst, desenvolvida pelo químico e físico alemão Walther Hermann Nernst, é a relação quantitativa que permite calcular a força eletromotriz de uma pilha para concentrações de íons diferentes de uma unidade. Também é usada para cálculos em titulação de oxidação-redução.

A equação a 25°C pode ser escrita de forma reduzida como: $E=E^0-\frac{RT}{nF}InQ$

Sendo: R = 8,315 J K^-1 mol^-1; T = 298,2 K (25°C); F = 96485 C mol^-1

Calcule a força eletromotriz para a seguinte pilha a 25°C: Fe / Fe² +(0,02M) || Cu² +(0,2M) / Cu

Dados: potencial padrão de redução (Eº Fe = -0,44V e Eº Cu = +0,40V).

Na mitocôndria, ocorre o processo final das vias de degradação oxidativa, chamado de cadeia de transporte de elétrons. Nesse processo, os elétrons provindos do NADH e FADH₂ são transportados por complexos proteicos dispostos espacial e energeticamente, de modo que formem um gradiente de energia livre, em que o fluxo de elétrons vai do componente de maior energia livre para o de menor. O receptor final dos elétrons é a molécula de oxigênio, que é convertida em água. O potencial redox está relacionado com a energia livre através da relação $\Delta G=nF(-\Delta E)$, em que $\Delta G$ é a variação de energia livre, $\Delta E$ é a variação de potencial, $n$ é número de elétrons e $F$ é a constante de Faraday. Na tabela abaixo, são fornecidos alguns componentes presentes na cadeia de transporte de elétrons e os respectivos valores de potencial de redução.

Respeitando o gradiente de energia livre, o fluxo de elétrons deve percorrer a sequência mostrada em:

A pilha seca de zinco-carbono é galvânica comum, bastante utilizada, por ser encontrada facilmente nos comércios e por seu baixo custo. Não é características dela

Analise os potenciais padrão dos eletrodos de prata e zinco abaixo.

Ag⁺ + e^- $\leftrightarrow$ Ag----------------------- E°=: + 0,7999 V

Zn²⁺ + 2e^- $\leftrightarrow$ Z n -------------------E°= - 0,763 V

Assinale a opção que apresenta a reação da pilha dos potenciais padrão acima.

Em uma placa de ferro limpa foi gotejado cerca de 0,5 mL de solução aquosa a 3% de NaCl contendo alguns miligramas de K3Fe(CN)6 e fenolftaleína. Decorridos alguns minutos, foi observado o aspecto esquematizado na figura a seguir. Parte central azulada e ao redor coloração róseo-avermelhada.

Sobre o enunciado e a figura, analise as afirmativas a seguir.

I. A parte central da gota é catódica, pois o ferro foi reduzido dando Fe²⁺.

II. Área anódica: 4OH^– → 2 H₂O + O₂ + 4e.

III. A pilha de aeração diferencial é formada entre áreas anódicas e catódicas pertencentes ao mesmo eletrólito.

Está(ão) correta(s) apenas a(s) afirmativa(s)

Considere que a reação abaixo ocorra em uma pilha.

2 Fe+++ + Cu ^ Cu++ + 2 Fe++

Assinale a alternativa que indica o valor correto do potencial padrão dessa pilha.

Dados: Fe⁺⁺ → Fe⁺⁺⁺ + e^- E⁰ = -0,77 V

Cu⁺⁺ + 2e^- → Cu E⁰ = +0,34 V

Verifica-se que na corrosão por polarização os potenciais de eletrodos não se mantêm iguais aos seus valores originais, mas variam em função da corrente circulante. Sobre a corrosão por polarização, é correto afirmar que:

Calcule a f.e.m. de uma célula formada pela imersão de uma lâmina de cobre numa solução de 0,15M de CuS0₄ e um bastão de zinco numa solução de 0,25M de ZnS0₄ e marque a opção correta.

Dados:

Equação de Nernst: E = E₀ + (0,0592/n) x log M

Cu²⁺ + 2e^- = Cu; E₀Cu = 0,34V

Zn²⁺ + 2e^- = Zn; E₀Zn = -0,76V

log(0,15) = -0,82391

íog(0,25) = -0,60206

Células galvânicas (pilhas) são dispositivos nos quais reações espontâneas de oxidorredução geram uma corrente elétrica. São dispostas pela combinação de espécies químicas com potenciais de redução diferentes. Existem milhares de células galvânicas possíveis. Considere as semirreações abaixo e seus respectivos potenciais de redução nas condições padrão (25 °C e 1 atm).

Al³⁺ (aq) + 3 e^- $⟶$ Al (s)______$\Delta$ E°_red = -1,66 V

Au3+ (aq) + 3 e^- $⟶$ Au (s) ____$\Delta$ E°_red = +1,50 V

Cu2+ (aq) + 2 e^- $⟶$ Cu (s)____ $\Delta$ E°_red = +0,34 V

Baseado nas possibilidades de combinações de células galvânicas e suas representações esquemáticas recomendadas pela União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC), são feitas as seguintes afirmativas:

I - a diferença de potencial (d.d.p.) da pilha formada pelas espécies químicas alumínio e cobre e representada esquematicamente por Al (s) |Al³⁺(aq) || Cu²⁺ (aq) |Cu (s) é de +1,52 V (nas condições-padrão);

II - na pilha formada pelas espécies químicas cobre e ouro e representada esquematicamente por Cu(s) | Cu²⁺(aq) || Au³⁺(aq) |Au(s), a reação global corretamente balanceada é:

3 Cu (s) + 2 Au³⁺ (aq) $⟶$ 3Cu²+ (aq) + 2Au (s)

III - na pilha formada pelas espécies químicas cobre e ouro e representada esquematicamente por Cu (s) | Cu²⁺(aq) || Au³⁺(aq) | Au(s), o agente redutor é o Cu (s);

IV - a representação IUPAC correta de uma pilha de alumínio e ouro (Al-Au) é Au (s) | Au³⁺(aq) || Al³⁺(aq) | Al (s).

Estão corretas apenas as afirmativas

A quantidade, em Coulombs, que são consumidos por uma cuba onde são produzidos 245 g de NaClO₄ a partir de NaClO₃, sabendo-se que a eficiência anódica é de apenas 60%, é de:

Dados: Na = 23 / Cl = 35,5 e O = 16

Conversores catalíticos (catalisadores) de automóveis são utilizados para reduzir a emissão de poluentes tóxicos. Poluentes de elevada toxicidade são convertidos a compostos menos tóxicos. Nesses conversores, os gases resultantes da combustão no motor e o ar passam por substâncias catalisadoras. Essas substâncias aceleram, por exemplo, a conversão de monóxido de carbono (CO) em dióxido de carbono (CO₂) e a decomposição de óxidos de nitrogênio como o NO, N₂O e o NO₂ (denominados NO_x) em gás nitrogênio (N₂) e gás oxigênio (O₂). Referente às substâncias citadas no texto e às características de catalisadores, são feitas as seguintes afirmativas:

I - a decomposição catalítica de óxidos de nitrogênio produzindo o gás oxigênio e o gás nitrogênio é classificada como uma reação de oxidorredução;

II - o CO₂ é um óxido ácido que, ao reagir com água, forma o ácido carbônico;

III - catalisadores são substâncias que iniciam as reações químicas que seriam impossíveis sem eles, aumentando a velocidade e também a energia de ativação da reação;

IV - o CO é um óxido básico que, ao reagir com água, forma uma base;

V - a molécula do gás carbônico (CO₂) apresenta geometria espacial angular.

Das afirmativas feitas estão corretas apenas a

Permanganometria é o nome dado ao conjunto de técnicas titulométricas empregando o íon permanganato como agente oxidante,

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Considere a reação global:

-

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$Mn{O}_{4\left(aq\right)}^{-}+F{e}_{\left(aq\right)}^{2+}+8H^{+}$ $M{n}_{\left(aq\right)}^{2+}+F{e}_{\left(aq\right)}^{3+}+4H_{2}O$

e as semi-reações:

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$Mn{O}_{4\left(aq\right)}^{-}+8H_{\left(aq\right)}^{+}+5e^{-}$ $M{n}_{\left(aq\right)}^{2+}+4H_{2}O\left(l\right)E\circ =+1,510V$

$F{e}_{\left(aq\right)}^{3+}+e^{-}$ $F{e}_{\left(aq\right)}^{2+}E\circ =+0,77V$

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A diferença de potencial da reação global é: