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

Uma célula à combustível pode ser definida como um dispositivo eletroquímico que converte a energia química de um combustível em energia elétrica através de reações de oxidação e redução. Este modelo de geração de energia tem ganhado espaço por apresentar algumas vantagens em relação à queima de combustíveis fósseis, como emissão praticamente nula de gases de efeito estufa, operação silenciosa devido à ausência de engrenagens.

Disponível em: <http://www.usp.br/portalbiossistemas/?p=4316>. Acesso em:

21 jun. 2024. [Adaptado].

A figura acima mostra o esquema de funcionamento de uma célula operando com H₂ como combustível. Analisando o esquema, durante funcionamento deste dispositivo,

Considerando-se os potenciais de redução $E_{F{e}^{2+}/Fe}^0$ = -0,44 V e $E_{H^{+}/H_2}^0$= 0,00 V, é correto afirmar que um prego de ferro colocado em uma solução de HCl 1 mol/L permanece em seu estado inalterado.

A pilha seca de Leclanché é formada por um recipiente de Zinco, contendo uma pasta úmida de cloreto de amônio, cloreto de zinco e dióxido de manganês. Como os produtos formados na semi-reação catódica são gasosos, o dióxido de manganês é utilizado para reagir com o gás hidrogênio, que poderia explodir a pilha. Desta forma, utiliza-se o dióxido de manganês para evitá-lo. Observe abaixo as semi-reações da pilha de Leclanché.

(Texto modificado de Maia, D.)., Bianchi, J.C. DE A., Química Geral - Fundamentos, São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2007, p.363).

Zn⁰_(s) ➜ Zn⁺⁺ + 2e^-

2NH₄CI + 2e- ➜ 2NH₃+ H2 + 2Cl^-

2MnO₂ +H₂ ➜ Mn₂ O₃+ H₂O

Zn⁺⁺ + 2NH₃ +2Cl ➜ Zn(NH₃)CL_2(s)

Baseando-se nas informações acima, pode-se afirmar que:

O potencial padrão de uma célula eletroquímica (as vezes chamado de força eletromotriz) é um parâmetro importante para avaliar a espontaneidade da reação redox associada a célula. Qual o potencial padrão, em volts, de uma célula eletroquímica que tem os metais Zn(s) e Bi(s) como eletrodos e opera com a reação global redox 3 𝑍n (𝑠) + 2𝐵𝑖³⁺ (𝑎q) ⟶ 3 𝑍𝑛²⁺ (𝑎q) + 2𝐵𝑖 (𝑠)?

Dados: potenciais padrão de redução das semirreações:

𝑍𝑛²⁺ (𝑎q) + 2 𝑒− ⟶ 𝑍n (𝑠) 𝐸⁰ = −0,76 𝑉

𝐵𝑖³⁺ (𝑎q) + 3 𝑒− ⟶ 𝐵𝑖 (𝑠) 𝐸⁰ = +0,20 𝑉

Um sistema coulométrico foi usado para a determinação de concentração hidrogeniônica (H⁺) de uma solução. Este consistia de duas meias-células, cada uma contendo um eletrodo de Pt e um eletrólito forte dissolvido, sendo as duas meias-células conectadas por ponte salina de KNO3. Ao se acionar o sistema, no eletrodo de trabalho se formou gás O₂, e no contra-eletrodo, o gás H₂. Adicionou-se vermelho de bromofenol à meia-célula que continha o eletrodo de trabalho, que indicou, pela mudança de cor, o momento em que a amostra atingiu pH neutro. Nesse sistema, realizou-se uma análise de 100,00 mL de solução de pH 4,00, aplicando-se corrente constante de 50,0 mA.

Considerando-se esse sistema, verifica-se que

Dado

F = 96.500 C mol^-1

Uma solução de ácido sulfúrico foi submetida a um processo de eletrólise utilizando eletrodos inertes, durante um tempo de 2.100 segundos. O gás hidrogênio (H₂) gerado no cátodo foi coletado sobre água, totalizando 6 mmol:

2e ^– + 2H⁺ _(aq) → H_2(g)

Com base nos dados apresentados e, ainda, considerando a constante de Faraday como 96.500 C/mol, é correto afirmar que a corrente média aplicada durante a eletrólise foi de, aproximadamente:

Com base na reação entre hidróxido de ferro II e zinco metálico, que forma hidróxido de zinco e ferro metálico, Fe(OH)₂+Zn — Zn(OH)₂ + Fe, assinale a afirmativa correta.

Assinale a alternativa que contém corretamente o símbolo para um íon que perdeu dois elétrons em um átomo de oxigênio (O):

Os métodos eletroanalíticos são uma classe de técnicas em química analítica que estudam um analito medindo a tensão elétrica e/ou a corrente elétrica em uma célula eletroquímica. Na potenciometria, é medida a diferença de potencial do eletrodo. Sabendo disso, calcule o pH de uma solução onde, numa pilha, um eletrodo de hidrogênio (p = 1 atm) é imerso na solução e interligado a um eletrodo-padrão de cobre, fornecendo uma diferença de potencial igual a 0,514 V. A alternativa que apresenta o valor obtido é:

Considere o Potencial-padrão de redução do cobre: Cu²⁺_(aq) + 2 e– → Cu_(s) E = +0,337.

Em uma turma de Ensino Médio, o professor resolveu confeccionar uma bateria com materiais de baixo custo, para fins didáticos. Utilizando recipientes coletores, pregos galvanizados, pedaços de grafite e tintura de iodo contendo um pouco de iodeto de potássio, três células galvânicas foram montadas e associadas em série, como visto na figura abaixo:

Os alunos foram convidados a medir a tensão gerada pela bateria com auxílio de um multímetro.

DE ARAÚJO, Sayonara Maria Ferreira et al. Confecção de celas galvânicas com materiais de baixo custo para otimização de aulas sobre reações de oxirredução e eletroquímica no ensino médio. (Com adaptações).

Dados:

Potenciais de redução nas condições em que a bateria foi confeccionada:

I₃^- + 2e^- → 3I^- E = 0,53V

Zn⁺² + 2e^- → Zn E = -0,76V

Qual é o valor mais próximo do esperado para a bateria descrita?

Uma tonelada de água produzirá menos de 120 kg de hidrogênio em uma eletrólise.

Em um laboratório de química industrial, o técnico André recebeu a tarefa de realizar a eletrólise de uma solução aquosa de cloreto de sódio. O objetivo do experimento era gerar gás cloro no ânodo, de acordo com a semirreação:

2Cl⁻_(aq) → Cl_2(g) + 2e⁻

Para isso, André ajustou o equipamento para operar com uma corrente elétrica constante de 5,0 A, mantendo o sistema ativo por 1.930 segundos (^~ 32 minutos). Considerando que a constante de Faraday é de 96.500 C/mol, a quantidade de matéria (mol) de gás cloro produzida foi de, aproximadamente:

Em condições de umidade, a presença de oxigênio é mais crítica para a estabilidade do FAR que a incidência de luz.

Em um estudo de caso realizado em uma refinaria de petróleo, foi testado um inibidor de corrosão para proteger as tubulações metálicas contra a corrosão. O inibidor elevou o potencial de corrosão em 42 mV. As inclinações anódica e catódica, medidas antes da aplicação do inibidor, eram respectivamente 64 mV/década e -126 mV/década. Após a adição do inibidor, observou-se que essas inclinações não foram alteradas. Com base nestas informações, avalie as afirmativas a seguir:

I. Sendo requisito uma eficiência de inibição a partir de 80%, esse inibidor pode ser usado.

II. O inibidor testado pode ser considerado um inibidor anódico.

III. Para serem válidas as medidas das inclinações das curvas de polarização, estas devem ser obtidas sob baixa variação de potencial.

Estão corretas as afirmativas

A maior densidade de energia apresentada por baterias de íon-lítio significa que ela é capaz de descarregar mais rapidamente, fornecendo energia a uma taxa superior.

Produziu-se 5,5 g de magnésio metálico a partir de cloreto de magnésio fundido por eletrólise, aplicando uma corrente de 1,5 A. Assim, assinale a opção que apresenta o tempo necessário desse processo.

Dados:

Constante de Faraday (F) = 96500 C.mol^-1; e

Massa molar do Magnésio = 24 g.mol^-1.

Foi realizada uma experiência com ácido acético e açúcar comum, ambos diluídos em água, e cada qual ligados à uma bateria e uma lâmpada. Qual o resultado esperado desse experimento em relação às soluções aquosas com ácido acético e com açúcar? Assinale a alternativa CORRETA.

A figura apresenta um dispositivo empregado em potenciometria.

(HARRIS, D. C. Análise Química Quantitativa, 6a edição, Ed. Livros Técnicos e Científicos Ltda., Rio de Janeiro: 2005. Adaptado)

Trata-se de um eletrodo

Há três formas de o meio agir sobre o material, degradando-o, e por essa razão a corrosão é classificada em eletroquímica, química e eletrolítica.

Sobre as três formas citadas, assinale a afirmativa incorreta.

2 Fe³⁺ (aq) + 2 I⁻ (aq) → 2 Fe²⁺ (aq) + I₂ (aq)

A respeito da reação de oxirredução balanceada apresentada anteriormente, é correto afirmar que