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

A matéria é composta por partículas carregadas; portanto, não é surpreendente que seja possível converter energia química em energia elétrica. Sobre os conceitos de eletroquímica, analise as afirmativas a seguir.

I. Nas células eletrolíticas, a energia química é convertida em energia elétrica.

II. Assim como a entropia, processos espontâneos são acompanhados por uma variação positiva na energia de Gibbs (ΔG).

III. Ao multiplicar por dois a semirreação “Fe²⁺ _(aq) → Fe³⁺ _(aq) + e^- ; E°= – 0,77V”, o valor do potencial padrão não deverá ser alterado.

Está correto o que se afirma apenas em

Com base nas semi-reações de oxirredução a seguir, assinale a alternativa correta:

Mg2+(aq) + 2e${}^{-}$ → Mg(s) E° = - 2,37 V Mg(OH)2(aq) + 2e${}^{-}$ → Mg(s) + 2OH-(aq) E° = - 2,69 V

Cu2+(aq) + 2e${}^{-}$ → Cu(s) E° = + 0,34 V Cu(OH)2(aq) + 2e${}^{-}$ → Cu(s) + 2OH-(aq) E° = - 0,22 V

2H+(aq) + 2e${}^{-}$ → H2(g) E° = 0 V 2H2O(l) + 2e${}^{-}$ → H2(g) + 2OH-(aq) E° = - 0,83 V

O bafômetro, um instrumento crucial para a segurança pública, funciona através de uma célula eletroquímica utilizada para determinar o teor de álcool no sangue (TAS) de um indivíduo. Nessa célula, o etanol é oxidado, enquanto o oxigênio (O₂) é reduzido, gerando uma corrente elétrica proporcional à concentração de álcool, conforme demonstrado nas semirreações abaixo:

Semirreação de oxidação:

CH₃CH₂OH + H₂O → CH₃COOH + 4H⁺ + 4e

Semirreação de redução: O₂ + 4H+ + 4e- → 2H₂O

Um motorista foi submetido ao teste do bafômetro e a reação no dispositivo, que ocorreu conforme descrito acima, oxidou 0,25 mol de etanol. Qual a carga elétrica em coulombs (C) transferida durante o teste? Considere a constante de Faraday como 96.485 C/mol de elétrons.

A constante de dissociação (K_a) de um ácido fraco (HA) pode ser determinada pela diferença de potencial eletroquímico (ΔE) em uma célula esquematizada como se segue, na qual ER é o eletrodo de referência, HA é o ácido fraco, CA é o sal de ácido fraco, E_c é o potencial do cátodo e E_a é o potencial do ânodo:

ER║HA, CA│Pt, H₂ (1 atm)

Dados:

ΔE = E_c – E_a

K_a = [H₃O⁺] . [A^–] / [HA]

E = E⁰ – (0,0592 / n). log ([Red.] / [Oxid.]), em que “Red.” é a espécie reduzida, e “Oxid.”, a oxidada.

Com relação ao exposto, assinale a alternativa que expressa corretamente a relação entre K_a e ΔE.

Os potenciais-padrão das semirreações de oxirredução são medidos com base no eletrodo-padrão de hidrogênio, cujo valor estabelecido é 0,00 V.

Para o mesmo peso, uma bateria de níquel-cádmio é capaz de fornecer maior quantidade de watts x horas que uma bateria de íon-lítio, mas em um intervalo de tempo maior.

A biolixiviação, que consiste na interação de microrganismos específicos com metais, através de reações de oxirredução, é um processo aplicado para a recuperação de metais raros e preciosos presentes nos resíduos eletrônicos.

Diante dos dados eletroquímicos informados na tabela de potencial-padrão de redução (E⁰, volts) disposta a seguir, assinale a alternativa que apresenta a célula eletroquímica, representada por notação eletroquímica, que gera, a 25 ºC um potencial-padrão da célula negativo.

Quantas horas de eletrólise são necessárias para produzir 6,0 gramas de magnésio metálico a partir de cloreto de magnésio fundido, utilizando uma corrente de 10,0 A? Considere que a massa molar do magnésio seja 24,0 g mol^-1 e a constante de faraday seja 96500 C mol^-1.

A proteção catódica é um método eficaz para prevenir a corrosão em tubulações de gás natural enterradas. Qual dos seguintes métodos de proteção catódica é o mais apropriado para proteger longas tubulações de aço carbono enterradas, utilizadas no transporte de gás natural, em ambientes altamente corrosivos?

Qual é a aplicação da eletroquímica nas pilhas e na eletrólise da decomposição da matéria orgânica?

A proteção catódica é uma tecnologia de grande importância para o mundo atual porque permite a proteção contra a corrosão de instalações metálicas enterradas ou submersas dos mais diversos fins, como: adutoras, oleodutos, gasodutos, alcooldutos, instalações portuárias entre outras. Todas essas instalações estão sempre sujeitas a sérios problemas de corrosão, causados pelo solo, pelas correntes de fuga dos sistemas de tração eletrificada, pela absorção de água, cloretos, CO₂, produtos químicos e outros poluentes, para o caso das estruturas de concreto.

A proteção catódica tem como princípio estabelecer um fluxo de corrente que mantém o aço-carbono como cátodo, minimizando a perda natural de elétrons para o meio. Ela pode ser obtida por dois métodos principais: via corrente impressa, na qual a proteção é fornecida por imposição de correntes elétricas ou de tensões que são geradas por uma fonte externa permanente de energia elétrica, o retificador; e por meio de corrente galvânica, que consiste num fluxo de corrente elétrica que parte de um ânodo, usualmente um elemento de zinco embutido na argamassa de baixa resistividade elétrica, como representado na figura a seguir:

Considerando a importância da proteção catódica na prevenção e controle da corrosão em estruturas de aço e de concreto, assinale a alternativa correta.

O potencial da semirreação representada a seguir não depende do pH.

HCOOH → CO₂ + 2 H⁺ + 2 e⁻

Células a combustível microbianas (CCM) são capazes de gerar eletricidade a partir de águas residuárias urbanas e agroindustriais. As CCM são compostas de duas câmaras. Numa delas, onde ocorre o tratamento da matéria orgânica, as bactérias eletrogênicas crescem formando um biofilme e se alimentam dos poluentes presentes no efluente. Ao se alimentarem, essas bactérias geram uma corrente elétrica que percorre o material sobre o qual elas formaram o biofilme. Um fio condutor externo possibilita a migração dessa corrente para uma segunda câmara, promovendo uma reação química. A figura esquematiza uma CCM e as reações envolvidas.

Qual das equações representa a reação global que ocorre durante o funcionamento dessa CCM?

Com base nos fundamentos de eletroquímica, analise as assertivas a seguir e assinale V, se verdadeiras, ou F, se falsas.

( ) Na eletrólise ígnea do NaCl, após o processo de dissociação, quando a fonte de energia elétrica é ligada, o cátion (Na+) desloca-se em direção ao cátodo, e os ânions (Cl-) deslocam-se em direção ao ânodo.

( ) Na eletrólise aquosa do NaCl, os cátions H+ sofrem redução e transformam-se no gás H2, e os ânions Cl- sofrem oxidação e transformam-se no gás Cl2.

( ) Pilha é um dispositivo no qual ocorre produção de corrente elétrica a partir de energia química oriunda de uma reação de oxidação e redução.

( ) Na eletrólise ocorre uma reação de oxidação e redução espontânea.

A ordem correta de preenchimento dos parênteses, de cima para baixo, é:

É de suma importância a detecção e a quantificação de compostos organoclorados no ambiente, pois essas substâncias são cancerígenas. O tetracloreto de carbono (CCl₄) e o clorofórmio (CHCl₃) podem ser quantificados coulometricamente por sua redução, em solução metanólica, por meio de um elétrodo de mercúrio, como indicado nas seguintes reações não balanceadas:

Em relação ao exposto, assinale a alternativa que apresenta corretamente o número de elétrons necessário para a redução de CCl₄ a CH₄.

A purificação do cobre por meio de eletrólise é um procedimento largamente utilizado nos dias de hoje. Por meio dessa metodologia, é possível obter esse metal com altos graus de pureza.

A célula eletrolítica para purificação do cobre contém solução de sulfato de cobre (CuSO₄), o material a ser purificado em um dos eletrodos e outro eletrodo onde se depositará o cobre puro, como representado a seguir:

Disponível em: <https://www.saofranciscodeassis.edu.br/rgsn/https://arquivos.infra-questoes.grancursosonline.com.br/arquivos/RGSN04/Refino-do-cobre-por-meio-da-eletr%C3%B3lise-DAROSCI-OLIVEIRA-p171-182.pdf> (Com adaptações). Acesso em: 17 abr. 2024.

Sobre essa metodologia, é correto afirmar que:

Supondo que todo o oxigênio produzido na eletrólise seja lançado na atmosfera, então, a 1 atm de pressão e 298 K de temperatura, uma tonelada de água submetida à eletrólise lançará mais de 500.000 L de oxigênio na atmosfera.

Os processos de corrosão são considerados reações químicas heterogêneas ou reações eletroquímicas, que se passam geralmente na superfície de separação entre metal e o meio corrosivo.

No que se refere à proteção e alguns fatores causadores da corrosão, analise as afirmativas a seguir:

I. Para proteger um metal contra a corrosão, existem técnicas consideradas úteis, como: pintura, plastificação, galvanoplastia, anodização e proteção catódica.

II. Os meios corrosivos mais frequentemente encontrados são os seguintes: atmosfera, águas naturais, água do mar, solo, produtos químicos, alimentos, substâncias fundidas.

III. Existem fatores que por si só não provocam corrosão, mas são capazes de acelerar o processo. Um exemplo disso é a presença de gás carbônico (CO₂), dióxido de enxofre (SO₂) e outras substâncias ácidas no ar.

IV. Uma forma muito comum de proteger um metal da corrosão é revesti-lo com metais que tenham maior potencial de redução, ou seja, maior tendência a perder elétrons.

São consideradas CORRETAS:

Processos de corrosão ocorrem quando há a deterioração de um material. Esses processos representam alterações prejudiciais indesejáveis, sofridas pelo material tornando-o inadequado para o uso. De acordo com o meio corrosivo e o material, podem ser apresentados diferentes mecanismos para os processos corrosivos, sendo eles através de uma ação química ou eletroquímica do meio ambiente sobre o material. Na corrosão que ocorre no mecanismo