ELETROQUIMICA

 

Agora vamos testar os seus conhecimentos ,responda as seguintes questões:

1) O contato com certos metais (como o cobre e o estanho) pode acelerar a corrosão do ferro e torná-la mais intensa, enquanto o contato com metais (como zinco e o magnésio) pode impedir ou retardar a formação de ferrugem. Levando-se em conta os valores dos potenciais (E0) das semi-reações abaixo,

Mg⁺⁺(aq) + 2e– → Mg(s) – 2,37 V

Zn⁺⁺ (aq) + 2e– → Zn(s) – 0,76 V

Fe⁺⁺ (aq) + 2e– → Fe(s) – 0,44 V

Sn⁺⁺ (aq) + 2e– → Sn(s) – 0,14 V

Cu⁺⁺ (aq) + 2e– → Cu(s) + 0,36 V

1/2 O₂(g) + 2e– + H₂O(l) → 2OH^– (aq) + 0,41 V

a) calcule o ΔE0 da pilha formada por ferro e oxigênio em meio aquoso e ΔE⁰ da pilha formada por ferro e zinco em meio aquoso;

a) Semi-reações:

oxidação: Fe(s) -->  Fe⁺⁺_(aq) + 2e– Eº = + 0,44 V

redução: 1/2 O₂(g) + 2e–  + H₂O(l) -->  2OH(aq) Eº = + 0,41 V

ÄE0 = + 0,44 + 0,41 = + 0,85 V

Semi-reações:

oxidação: Zn⁺⁺(aq) + 2e–  Eº = + 0,76 V

redução: Fe⁺⁺(aq) + 2e–     -->  Fe(s) Eº = – 0,44 V

ÄE0 = + 0,76 + (– 0,44) = + 0,32 V

2) Um método de obtenção de H₂ (g), em laboratório, se baseia na reação de

alumínio metálico com solução aquosa de hidróxido de sódio.

a)Escreva a equação balanceada dessa reação, sabendo-se que o hidrogênio provém da redução da água e que o alumínio, na sua oxidação, forma a espécie aluminato, Al(OH)^-₄

a) Oxidação: 2 Al⁰(s) + 80H^–(aq) --> 2 Al(OH^–)₄(s) + 6e–

Redução: 6 H₂O(l) + 6e–  ­­à 3 H₂ + 6 OH^–

eq. global: 2 Al⁰(s) + 6 H₂O(l) + 2 NaOH(aq) -->  2 Al(OH)^–₄(s) + 3 H₂(g) + 2 Na⁺(aq)

b) nNaOH = 100mL solução • 1,08 g solução 1 mL solução

8 g NaOH • 1 mol NaOH = 0,216 mol NaOH  100 g solução 40 g NaOH

Cálculo do reagente limitante:

0,216 mol NaOH • 2 mol Al = 0,216 mol Al   2 mols NaOH

O alumínio é o reagente limitante.

3) Observe os potenciais-padrão de redução de eletrodos químicos, indicados no

quadro abaixo. Se uma mistura, contendo cobre e cromo, reage com ácido clorídrico liberando hidrogênio, qual dos dois metais é responsável pela reação? Justifique sua resposta através de equações.

Considerando os potenciais dados, o menor potencial de redução sofrerá oxidação. Logo:

Cr³⁺ + 3e–   -->  Cr  Eº = – 0,71 V (eletrodo com menor potencial de redução).

A reação espontânea será:

3H⁺ + 3e– à 3/2 H₂ E = 0,00V

Cr --> Cr³⁺ + 3e– E = + 0,71

Cr + 3H⁺ --> Cr³⁺ + 3/2 H₂  ÄE° = + 0,71V

                                                         ATIVIDADES PROPOSTA DO LIVRO SAS

1.(UDESC) Os principais fenômenos estudados pela eletroquímica são a produção de corrente elétrica, por meio de uma reação química(pilha), e a ocorrência de uma reação química, pela passagem de corrente elétrica(eletrólise). Com relação a esses fenômenos, analise as proposições a seguir.

I: As pilhas comuns são dispositivos que aproveitam a transferência de elétrons em uma reação de oxirredução, produzindo uma corrente elétrica, através de um condutor.

II: Em uma pilha, a energia elétrica é convertida em energia química.

III: O fenômeno da eletrólise é basicamente contrário ao da pilha, pois, enquanto na pilha o processo químico é espontâneo (delta E maior que zero) , o da eletrólise é não espontâneo(delta E menor que zero)

Assinale a alternativa correta

A)Somente a proposição II é verdadeira

B)Somente as proposições I e II são verdadeiras

C)Somente as proposições I e II são verdadeiras

D) Somente a proposição I é verdadeira

E)Todas as proposições são verdadeiras

I: Verdadeira: As pilhas produzem corrente elétrica, como o enunciado já diz, a partir de reações

II: Falsa> A energia química é que é convertida em elétrica

III :Verdadeira: já que os cátions perdem e os ânions ganham ao contrário da pilha

Letra C a correta.

2.Uma célula voltaica utiliza a reação equacionada a seguir e opera a 298 K.

Zn + Ni^2+→Zn^2+  + Ni

Sobre essa célula voltaica, pede-se:

A)a d.d.p da célula sob condições padrão

Energia potencial do zinco=-0.76: observa-se que o zinco oxida

Energia potencial do níquel= -0,25 (reduz)

ZN→ZN^2+  + 2e- (inverte o potencial de redução)

Ni^2+  + 2e-→Ni

Equação global( Zn+Ni^2+→Zn^2+  + Ni

Energia potencial= 0,76-0,25=0,51v

0,51 resposta final

B) A d.d.p da célula sob condições quando [Ni^2+]=0,75 mol/L e a [Zn^2+]=1,5 mol/L

Delta E= Delta E – 0,059v/2 log 1,5/0,75

Delta E= +0,51-0,059v/2 log2

Delta E= +0,51-0,059/2.0,41

Delta E= 0,51-0,024/2

Delta E= 0,51-0,012

Delta E= 0,498v→resposta certa

3.(UNIFAL) Considere a seguinte pilha:

Cu/Cu^2+//Ag^+/Ag

Sabendo que o cobre cede elétrons espontaneamente aos íons Ag^+, é correto afirmar que:

A)A concentração de íons Ag^+ na solução diminui (Verdadeira, pois o Ag^+/Ag é cátodo e isso faz com que a concentração de Ag^+ diminua)

B)A prata é o agente redutor(Falsa, o cobre é ânodo e por isso agente redutor, não a prata.

C) O íon Cu^2+ sofre oxidação. Falsa ( O Cu^2+ é ânodo, consequentemente e o seu íon  não permite alterar o nox

D) o eletrodo negativo ou ânodo terá a sua massa aumentada( Falsa, o cobre cede elétrons como diz a questão, sua massa diminuirá

E) O fluxo de elétrons é: Ag^+→Ag(Falsa, na pilha sai do ânodo pro cátodo, isto é, do cobre para o íon prata.

4.(UFF) A primeira pilha elétrica produzido pelo italiano Alessandro volta, em 1800, consistia em discos de Zn e Ag metálicos, separados por discos de papelão molhados com solução aquosa de cloreto de sódio. Desde então, vários outros modelos e combinações de elementos foram sendo propostos. Uma das pilhas mais simples é a de Daniell, a qual é obtida da montagem adequada das simicélulas

Cu^2+/Cu e Zn^2+/Zn

Dados:

E˚zinco=-0,76

E˚cobre= 0,34

Considerando as informações e os potenciais de redução, assinale a alternativa correta:

A)   O potencial padrão da pilha é de -1,10v

B)   O potencial padrão da pilha é de 0,76v

C)   O ânodo de cobre tem polaridade negativa.

D)   O potencial E˚(Cu/Cu^2+) é 0,34

E)   O ânodo é formado pela semicélula do zinco

(Zn^2+/Zn)= -0,76→oxida e inverte

(Cu^2+/Cu) 0,34

Zn→Zn^2+  + 2e-= 0,76 depois de inverter

Cu^2+  +2e-→Cu=0,34

Reação global( Zn+ Cu^2+→Zn^2+   + Cu= 0,34+0,76

E˚= 1,10v

Obs: Com esse cálculo exclui-se as alternativas A e B

Obs: o ânodo é o zinco, não o cobre, com isso elimina a letra C

Obs: A letra D afirma que o potencial de oxidação é 0,34, enquanto que o correto é o potencial de redução que é 0,34

Obs: letra E correta, zinco é ânodo

RESPOSTA LETRA E

5.(UDESC) A seguir, são dados os potenciais padrões de redução dos metais prata e ferro, a 25˚C.

Ag^+   + 1e-→Ag  E˚= 0,80

Fe^2+   + 2e-→Fe E˚=-0,44

Coloca-se uma barra de prata em uma solução aquosa de FeSO4 1,0mol/L^-1, a 25˚C. Com relação ao que deve ocorrer com o sistema anterior, pode-se afirmar que:

A)A equação global da reação é:

2Ag + Fe^2+→2Ag^+   + Fe

B) A barra de prata deve reagir com FeSO4

C) O FeSO4 deve favorecer a oxidação da prata pela água em presença de oxigênio

D)Sendo a diferença de potencial igual a -0,36v, nas condições padrão, a reação é espontânea

E)Sendo a diferença de potencial -1,24, nas condições padrão, nenhuma reação deve ocorrer.

Variação de energia potencial: final-inicial=cátodo-ânodo

Variação de energia potencial= -0,44-0,80=-1,24

Variação de energia potencial é menor que zero, ou seja não ocorre reação

6. Considerando a tabela a seguir, assinale a alternativa correta:

A)o potencial do par(Li/Li^+) é -3,05(Errada, pois a tabela apresenta os potenciais de redução então o correto seria que o potencial de oxidação fosse 3,05

B)Para 2 mol de Cu^2+, o potencial padrão de redução é igual a 0,68(Errada, pois E˚ de redução de um elemento não muda de acordo com o número de mols

C)O potencial da pilha Li/Li^+//Cu^2+/Cu é igual a 3,93V (Errada, como flui do ânodo pro cátodo: variação de energia potencial seria=cátodo-ânodo=0,34+3,05=3,39

D) O cátion Ag^+ é menos reativo que o cátion Li^+(Errada; A prata reduz mais que o lítio, por isso deve reagir mais

E)Dos elementos citados, o lítio é o que tem o maior potencial de oxidação(Correto, pois é o que menos reduz)

7. Sobre potenciais de redução e potenciais de oxidação, podemos afirmar que:

A)O potencial de redução do ouro metálico é maior que o potencial de redução do ferro metálico. ( errada. Ouro metálico tem potencial de redução=1,40 e o ferro metálico -0,04, isso significa que o potencial de oxidação do ouro metálico é menor

B)O potencial de oxidação do gás flúor é maior que o potencial de oxidação do gás cloro. ( errada. o potencial de redução do flúor é 2,87 e o potencial de redução do cobre é 1,36, isso significa que a oxidação do flúor é menor

C)São iguais para o átomo de hidrogênio( Errada, é o cátion que apresenta potencial de redução

D)O potencial de redução do cátion x²+ é simétrico ao potencial de oxidação do átomo x(Correta, pois um reduz e outro oxida)

E) São propriedades extensivas(errada, são intensivas)

8. Os potenciais dos pares (Al^3+/Al) e (Cu^2+/Cu) são, respectivamente, -1,66V e 0,34V. Calcule a variação de energia livre da pilha galvânica

Dados: F=96.500 C/mol

Achar a equação geral, como o alumínio possui menor potencial redutor eu inverto

Cu^2+   + 2e-→Cu(3)

Al→Al^3+  +3e-   (2)

3Cu^2+   + 6e-→3Cu

2Al→2Al^3+   + 6e-

2Al+3Cu^2+→2Al3^3+  + 3Cu

Pela fórmula

Variação de energia potencial= cátodo-ânodo ou E˚oxi-E˚redutor

Variação de energia potencial= 1,66+0,34= 2,0V

Número de elétrons é=6

Calcular a variação de energia livre= -NF.variação de energia potencial

Variação de energia livre= -6.96.500.2,0V

Variação de energia livre=-1.158C.V=-1,158KJ→RESPOSTA

9.Quando a pilha Al/Al^3+//Ag^+/Ag sofre descarga, podemos afirmar que:

A)[Al3+] decresce

B)[Ag decresce]

C)O potencial de oxidação do alumínio metálico cresce, enquanto o potencial de redução da prata metálica decresce

D) O potencial de redução do alumínio metálico cresce, enquanto o potencial de redução da prata metálica decresce

E) O ânodo sofre aquecimento, enquanto o cátodo sofre resfriamento.

A correta é a letra C, pois na descarga elétrica quem tem maior potencial de redução vai diminuindo o mesmo, e quem tem menor potencial vai aumentando.

10.Para a pilha galvânica descarregada Li/Li^+//Cu/Cu^2+, podemos afirmar que:

Dados:

E˚(Li^+/Li)=-3,05

E˚(Cu^2+/Cu)= 0,34

A)DELTA E˚ maior que zero(errada, pois na descarga delta E˚=0)

B)Delta G˚ menor que zero(errada, pois na descarga delta G˚)

C)Kc maior que zero(correta pois delta E˚= cátodo-ânodo= 0,34+3,05=3,39)

D)não há transferência de elétrons pelo condutor externo(Errada, pois o processo é espontâneo e permite transferência de elétrons)

E) Delta E˚ menor que zero(errada, pois delta E˚)