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

A figura representa o esquema de uma célula a combustível.

(Arquivo pessoal; imagem usada com autorização)

A seguir estão apresentadas duas equações de semirreações, no sentido da redução, e seus potenciais padrões de redução medidos contra um eletrodo padrão de hidrogênio.

N₂ (g) +CO₂ (g) + 5H₂O (l) + 6e^- → CO(NH₂)₂ (aq) + 6OH^– (aq) Eo = – 0,746 V

Cr₂ O₇^2– (aq) + 14H⁺ (aq) + 6e^– → 2Cr³⁺(aq) + 7H₂O (l) Eo = +1,330 V

Considerando essas duas semirreações, para o funcionamento de uma célula a combustível, o combustível será a espécie química ____________, e o potencial padrão teórico dessa célula a combustível será _____________.

As lacunas do texto devem ser preenchidas, correta e respectivamente, por:

Durante a fabricação de uma joia, um processo de douração eletrolítica foi realizado com a finalidade de depositar uma camada uniforme de ouro metálico sobre a superfície da peça. Para isso, o objeto foi mantido como cátodo em uma célula eletrolítica contendo uma solução aquosa concentrada de íons Au^3⁺, a qual foi submetida a uma corrente elétrica constante de 1,5 A durante o intervalo de tempo de 9.650 segundos. Ressalta‑se que o processo ocorria com 100% de eficiência faradaica.

A seguir, estão os dados de referência.

• Constante de Faraday (F) = 96.500 C/mol.

• Massa molar do ouro (Au) = 197 g/mol.

• Semirreação catódica: Au³⁺(aq) + 3e⁻ → Au(s).

Com base nessa situação hipotética e nos dados fornecidos, assinale a opção que apresenta a massa de ouro depositada sobre a peça ao final do processo.

Considere a reação de oxirredução em meio aquoso ácido entre o íon permanganato (MnO₄⁻) e o dióxido de nitrogênio (NO₂), da qual resultam o íon manganês(II) (Mn²⁺) e o íon nitrato (NO₃⁻), conforme a seguinte equação iônica simplificada:

${\text{MnO}}_4^{-}+{\text{NO}}_2\to {\text{Mn}}^{2+}+{\text{NO}}_3^{-}$

Para o balanceamento da equação em meio ácido, devem-se utilizar íons H⁺ e moléculas de H₂O no ajuste das massas e cargas. Após o balanceamento com os menores coeficientes estequiométricos inteiros, a soma de todos os coeficientes da equação balanceada é

Em um laboratório de ensino de Química, um professor propõe a seus alunos a análise de processos eletroquímicos por meio da eletrólise de soluções aquosas. Em uma das atividades, é utilizada uma solução aquosa de nitrato de chumbo II, com eletrodos inertes, para investigar as reações que ocorrem nos eletrodos durante a passagem de corrente elétrica. Considere a eletrólise dessa solução aquosa e assinale a alternativa que apresenta corretamente a espécie produzida no ânodo se o processo eletrolítico ocorresse em condições usuais:

Como técnico em química do laboratório didático de um Instituto Federal, você está auxiliando no preparo de uma aula prática de eletroquímica, para a qual foi montada uma pilha conforme pode ser visto no diagrama experimental a seguir.

Com base em conhecimentos básicos de eletroquímica, assinale a alternativa que identifica corretamente as partes contidas em (a), (b), (c) e (d).

No laboratório de química do IFCE, um estudante montou uma pilha com as semicélulas Ni²⁺/Ni (1,0 mol/L) e Ag⁺/Ag (1,0 mol/L), conectadas por ponte salina. Considerando os seguintes potenciais-padrão:

${\text{Ni}}^{2+}+2e^{-}\to \text{Ni}{E}^{\circ }=-0,25\text{V}$

${\text{Ag}}^{+}+e^{-}\to \text{Ag}{E}^{\circ }=+0,80\text{V}$

a diferença de potencial-padrão (𝚫𝑬^∘) da pilha e a espontaneidade da reação, nas condições padrão, são:

“O cobre é um elemento marrom-avermelhado, obtido de minerais que contêm sulfeto de cobre por aquecimento no ar, com formação de óxido de cobre. O aquecimento do óxido de cobre com carbono produz cobre impuro, que é purificado por eletrólise.” Sobre as transformações citadas, analise as afirmações abaixo:

I. A formação de óxido de cobre a partir do sulfeto é um fenômeno químico.

II. A produção de cobre impuro a partir do óxido envolve uma reação de oxirredução, caracterizando um fenômeno químico.

III. A purificação por eletrólise é um processo estritamente físico, pois visa apenas separar as impurezas do metal.

Está(ão) correta(s):

Uma peça de ferro, com massa inicial de 9,70 g foi submetida a um processo de galvanização por redução de íons Zn²⁺. A eletrólise ocorreu durante 1000 s, sob a passagem de 300 mA, em solução contendo íons Zn²⁺. Ao final do processo, a massa da peça passou a 9,65 g. Qual é o rendimento desta reação?

Dados: massa molar do zinco = 65,4 g mol^-1 ; F = 96500 C mol^-1

Entre os halogênios, a força oxidante diminui na sequência:

Sobre os processos de titulação redox, complexação e precipitação, analise as assertivas a seguir e assinale a alternativa correta.

I. Na titulação redox, uma reação de oxirredução é utilizada para determinar a concentração de um analito, sendo comum o uso de permanganato de potássio como titulante.

II. Na titulação por complexação, utiliza-se um agente complexante, como o EDTA, que forma complexos estáveis com íons metálicos, sendo frequentemente usada para a determinação de dureza da água.

III. Na titulação por precipitação, a formação de um precipitado insolúvel no ponto de equivalência é a característica principal, sendo o nitrato de prata um titulante comum para íons haletos.

IV. Em titulações redox, complexação e precipitação, o ponto de equivalência é sempre identificado pela mudança de cor de um indicador químico.

Leia as equações descritas a seguir.

. Na⁺(aq) + e- → Na(s) E^o = -2,71 V

. Cl₂ (g) + 2e- → 2Cl- (aq) E^o = +1,36 V

. 2 H₂O(l) + 2e- → 2OH- + H₂ (g) E^o = -0,83 V

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

Constante de Faraday F = 96500 C.mol^-1

Assinale a alternativa incorreta sobre o processo eletrolítico de obtenção de sódio metálico e de gás cloro.

O uso de baterias faz parte do cotidiano humano. Uma bateria eletroquímica utiliza a energia de uma reação de oxirredução para produzir uma corrente elétrica. Com base no assunto, classifique as afirmativas abaixo como Verdadeiras (V) ou Falsas (F).

(__) O agente oxidante e o agente redutor são, respectivamente, a espécie que sofre redução e a espécie que é oxidada.

(__) O agente oxidante e o agente redutor são, respectivamente, a espécie que sofre oxidação e a espécie que é reduzida.

(__) Anodo é o eletrodo no qual ocorre a redução e catodo é o eletrodo no qual ocorre a oxidação.

(__) Anodo é o eletrodo no qual ocorre a oxidação e catodo é o eletrodo no qual ocorre a redução.

(__) A ponte salina deve conter um eletrólito forte.

(__) A ponte salina deve conter um eletrólito fraco.

A sequência correta é

O uso de pilhas, recarregáveis ou não, aumentou consideravelmente com a popularização de dispositivos eletrônicos portáteis, tornando-as essenciais na sociedade moderna. A figura abaixo representa a estrutura interna de uma pilha alcalina padrão, que opera com eletrodos de zinco e dióxido de manganês (MnO₂), em meio básico:

Revista Química Nova na Escola, n° 11, maio 2000

Baseado na figura, podemos inferir que

A eletrólise em meio aquoso é fundamental para a galvanização, douração, niquelação e outros tipos de revestimentos metálicos, conferindo propriedades como resistência à corrosão e melhoria estética. A figura, a seguir, mostra como a prateação de um objeto pode ser realizada.

Figura 5

Fonte: SARDELLA, A.; MATEUS, E. Curso de Química – Físico-Química. São Paulo: Ática, 1991. 293 p.

Analisando-se a eletrodeposição com prata verifica-se que a

Encanamentos de ferro no solo estão sofrendo corrosão, para proteger encanamentos costuma-se ligá-los a barras de outros metais, que são corroídos ao invés dos canos de ferro. Conhecendo os potenciais padrões de redução: Fe (E° = -0,44 V), Cu (E° = +0,34 V), Zn (E° = -0,76 V), Ni (E° = -0,25 V), Ag (E° = +0,80 V), Pb (E° = -0,13 V) e dispondo-se de barras de cobre, zinco, prata, chumbo, níquel qual metal deve ser utilizado para proteger o encanamento?

Durante uma sequência didática que envolvia Química e Tecnologia, uma turma da 3ª série da Ensino Médio analisou processos de corrosão em ambientes marinhos. Os estudantes discutiram sobre o uso de metais de sacrifício em cascos de navios em plataformas de petróleo como estratégia de proteção catódica na oxidação do ferro. Em laboratório, simularam esse processo utilizando placas metálicas (Fe, Zn, Cu e Mg) imersas em solução salina (NaCl 0,5 mol . L^-1).

Sabe-se que os potenciais padrão de redução (E°) dos metais são:

• Cu^²+ /Cu = +0,34 V

• Fe^²+ /Fe = -0,44 V

• Zn^²+ /Zn = -0,76 V

• Mg^²+ /Mg = -2,37 V

BROWN, T.; LEMAY, H. E.; BURSTEN, B. E. Química: a ciência central. São Paulo: Prentice-Hall, 2005.

Qual alternativa representa o raciocínio que explica a proteção catódica com base nos conceitos de eletroquímica?