34-ELETROQUÍMICA

Físico - Química  Introdução à Eletroquímica  é: 572. (UnB) Representa-se a obtenção de ferro gusa pela equação abaixo. Identificando o estado de oxidação das substâncias envolvidas nessa reação, julgue os itens que se seguem. 2Fe2O3(S) + 6C(S) + 3O2(g) + 4Fe(S) + 6CO2(g) a) Os átomos de Fe do Fe 2O3 sofreram redução. b) Na reação, o gás oxigênio (O 2) atua como redutor. c) O estado de oxidação +4 do átomo de carbono no CO 2 indica que tal substância é iônica. d) Nessa reação, o número total de elétrons dos reagentes é igual ao número total de elétrons dos produtos. 573. 573. (UnB-c (UnB-com om ada adapta ptaçõe ções) s) Ao estu estuda darr algu alguns ns aspectos da ciência e da tecnologia dos alimentos, um estudante anotou a seguinte conclusão: Após se descascar descascar uma maçã, sua superfície, inicialmente branca, escurece em alguns minutos devido a reações de oxidação. O mesmo não acontece com a laranja e com o limão devido à presença do ácido ascórbico, conhecido como vitamina C.  Julgue o item relativo à anotação feita pelo estudante. a) A conclusão está relacionada ao fato de a vitamina C ser um agente redutor. 574. (UniCEUB) São São dados dados os seguin seguintes tes poten potencia ciais is normais de redução, a 25ºC: Cu2+ + 2e-  Cu Ag+ + 1e-  Ag O valor do do equação

∆Eº

E0 = 0,34 volts E0 = 0,80 volts

para a célula (pilha) representada pela

Cu + 2Ag +  Cu2+ + 2Ag,

575. (Fuvest-SP) Objetos de prata escurecidos (devido principa principalmen lmente te à formaç formação ão de Ag 2S) podem ser limpos limpos eletroquimicamente sem perda de prata, mergulhando-os em um recipiente de alumínio contendo solução quente de bicarbonato bicarbonato de sódio. Nesse processo, a prata em contato com o Ag2S atua como cátodo e o alumínio como ânodo de uma pilha. A semi-reação que ocorre no cátodo pode ser representada por: a) Ag2S  2Ag+ + S2b) Ag2S + 2e-  2Ag + S 2c) Ag2S  2Ag + S2- + 2ed) Ag2S + 2e-  2Ag + S e) Ag2S  2Ag + S 576. (UFMG) Considere o seguinte quadro, que mostra o resultado de reações entre metais e soluções aquosas de íons metálicos. O sinal + indica que a reação ocorreu, e o sinal – indica que não se observou reação. Pb

Cu

Zn

Ag

+ +

+

+ + +

-

Da análise do quadro, conclui-se que a afirmativa errada

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577. (FEI-SP) A corrosão eletroquímica opera como uma pilha. Ocorre uma transferência de elétrons, quando dois metais de diferentes potenciais são colocados em contato. Considere uma lata de aço revestida com estanho: se a camad camada a de estan estanho ho foi foi risca riscada da ou perfu perfurad rada, a, o ferro ferro funciona como ânodo e o estanho como cátodo, o que acelera a corrosão. Isso acontece porque: a) Fe tem tem maior maior capacida capacidade de de ganhar ganhar elétro elétrons. ns. b) o Fe tem tem menor menor potencial potencial de reduç redução ão que o Sn. Sn. c) o Sn é um agen agente te redu redutor tor.. d) o Fe tem tem maior maior potencial potencial de reduç redução ão que o Sn. Sn. e) o Sn tem tem maior maior capacid capacidade ade de doar doar elétr elétron. on. 578. (U.F.Uberlândia-MG) O hipoclorito de sódio (água de lavadeira ou água sanitária) tem sido indicado para ser usad usado o em lava lavage gem m de verd verdur uras as e hort hortal aliç iças as com com o objet objetivo ivo de evitar evitar a conta contamin minaçã ação o das das pesso pessoas as pelo pelo vibrião da cólera. Alguns países da Europa usam o ozônio (em substituição ao cloro). A capacidade capacidade de purificação da água por esta substância substância química, química, assim como para o hipoclor hipoclorito, ito, reside na sua capacidade capacidade de oxidaç oxidação ão de orga organis nismo mos s vivos vivos prese presente ntes s na água água.. Dadas Dadas as semisemireações abaixo: O3 + 2H- + 2e- ⇔ O2 + H2O Eº = + 2,07 V O3 + H2O + 2e- ⇔ O2 + 2HOEº = + 1,24 V ClO- + H2O + 2e- ⇔ Cl- + 2HO- Eº = + 0,89 V Qual dos dois processos de oxidação é mais eficiente, o do ozônio ou do hipoclorito?

será: a) 0,17 volt volts s b) -0,4 -0,46 6 vol volts ts c) 0,46 volt volts s d) 1,14 vo volts lts e) -1,1 -1,14 4 volt volts s

Metal Solução Pb2+ Cu2+ Zn2+ Ag+

a) Dent Dentre re os meta metais is,, o zinc zinco o é o que que se oxid oxida a mais mais facilmente. b) Dent Dentre re os os íons íons,, Ag+ é o que se reduz mais facilmente. c) Os íons íons metálicos metálicos não não são capaze capazes s de oxidar oxidar a prata. prata. d) O chumbo chumbo é um redutor redutor mais mais forte forte que que o cobre. cobre. e) O íon Cu2+ e um oxidante mais fraco que Zn 2+.

579. (FMU/FIAM-SP) Para retardar a corrosão do ferro (EFe3+/Fe0 = -0,44V) -0,44V) dos cascos cascos de navios navios e canaliza canalizações ções subterrâneas, costuma-se aplicar nos mesmos, blocos de um metal que funciona como “metal de sacrifício”. Dadas as seguintes semi-reações, com os respectivos potenciais de redução, qual será o melhor “metal de sacrifício” para o ferro? a) Ag+ + 1 e-  Agº E = +0,80 volts b) Cu2+ + 2 e-  Cuº E = +0,34 volts c) Zn2+ + 2 e-  Znº E = -0,76 volts d) Mg2+ + 2 e-  Mgº E = -2,37 volts e) Não existe existe “metal “metal de sacrif sacrifício ício”. ”. 580. Considere Considere a equação: MnO2(s)

+

I-(aq)

+

H+(aq)



Mn2+(aq) + I2(s)

+

H2O(l)

 Julgue os tens. a) MnO2 é o agente redutor desta reação. b) I- está sofrendo oxidação. c) 2I -(aq)  I2(s) + 2e - representa representa a semi-reação semi-reação de oxidação oxidação balanceada. d) MnO2(s) + 2e-  Mn2+(aq) representa a semi-reação de redução balanceada. 581. Quem não ouviu o “slogan” da propaganda de uma marca de pilhas: Ray-o-vac, as amarelinhas. Uma pilha é um dispositivo no qual ocorre uma reação química do tipo oxi-redução, ou seja, uma reação que ocorre de maneira espontânea e com variação de nox. Sobre as reações de oxi-redução e a variação de nox dos elementos químicos,

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corrosão:

a) O nox é uma entidade imaginária associada ao número de elétrons recebidos ou perdidos por um átomo, quando todas as ligações químicas da espécie química da qual ele participa são rompidas. b) Em uma pilha Ray-o-vac, na reação de oxiredução, o oxidante fornece elétrons ao redutor. c) A reação: 2NH 3  3H2 + N2 é uma reação de oxi-redução na qual o NH 3 é o agente oxidante e redutor ao mesmo tempo. d) Mn2+(aq) + 2e-  Mn(s) representa uma semireação de redução. 582.(UFG) Muitos dos termos que os químicos utilizam, tais tais como como ânion ânion,, cátio cátion, n, eletr eletrodo odo e eletr eletrólit ólito, o, foram foram introduz introduzidos idos por M. Faraday, araday, um pesquisad pesquisador or bastant bastante e influent influente e na história história da Química. Sobre estes termos termos é correto afirmar: (01)ânions são íons negativo e cátions são íons positivos; (02)cátions e ânions ligam-se por ligações covalentes; (04)eletr (04)eletrólito ólitos s são substânc substâncias ias que em solução solução aquosa aquosa conduzem corrente elétrica; (08)soluções eletrolíticas são obtidas pela dissolução de compostos moleculares; (16)ânodo é o eletrodo, de uma célula eletroquímica, onde ocorre a oxidação; (32)potencial padrão de eletrodo é o potencial, em volts, correspondente à semi-reação de redução. 583.(Unip-SP) Obje Objeto tos s de ferr ferro o ou aço aço pode podem m ser ser protegidos da corrosão de vários modos: I) Cobrindo a superfície com uma camada protetora. II) Colocando Colocando o objeto objeto em contato contato com um metal metal mais ativo, como zinco. III) Colocando o objeto em contato com um metal menos ativo, como cobre. São corretos: a) apenas I. I. b) apen apenas as II. II. c) apen apenas as III. III. d) apen apenas as I e II. II. e) apen apenas as I e III. III. 584.(U.F.Uberlândia-MG) Os mater materiai iais s metál metálico icos s em contato contato podem podem sofrer sofrer corros corrosão ão dependen dependendo do das várias várias substâ substânci ncias as (mate (materia riais is em suspe suspensã nsão, o, gase gases s ou sais sais dissolvi dissolvidos) dos) que podem podem estar estar contami contaminand nando o a mesma. mesma. Com respeito ao processo de corrosão em meio aquoso, assinale a alternativa correta: Dados: Fe2+(aq) + 2eFe(s) Eº = -0,44 V ↔ H+(aq) + e1/2H2(s) Eº = 0,00 V ↔ Cu2+(aq) + 2eCu(s) Eº = +0,34 V ↔ 1/2O2(g) + H2O + 2e- ↔ 2OH-(aq) Eº = 0,40 V Fe3+(aq) + eFe2+(aq) Eº = +0,70 V ↔ a) Gases Gases diss dissolv olvido idos s como como O 2 contribuem para diminuir a taxa taxa de corr corros osão ão do Fe metá metáli lico co,, ao cont contrá rári rio o do observado para materiais à base de alumínio e cromo. b) A presen presença ça de eletró eletrólit litos os do tipo FeCl FeCl 3 contribui para diminuir a taxa de corrosão devido às reações. Fe(s) ↔ Fe3+ (aq)

2+ (aq)

+

-

Fe + 2e e- ↔Fe2+(aq)

c) O cobre pode ser usado para revestimento de materiais à base de ferro metálico porque inibe acentuadamente a corrosão do Fe. d) Gases Gases disso dissolvi lvidos dos como como H 2S dimi diminu nuem em a taxa taxa de corrosão do Fe porque aumentam a concentração de H + do meio. e) Eletról Eletrólitos itos do tipo NaCl NaCl aceleram aceleram o processo processo corro corrosivo sivo porque porque aumenta aumentam m a condutiv condutividad idade e elétrica elétrica da solução solução,, que que é funda fundame menta ntall ao mecan mecanism ismo o eletr eletroq oquím uímico ico de

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Fe(s) ↔ Fe2+(aq) + 2e1/2O2(g) + H2O + 2e- ↔ 2OH585.(UnB) Por meio de um teste simples, constatou-se que uma amostra de um certo material estava com sal de mercúri mercúrio o (II) (Hg2+). O teste teste foi foi real realiza izado do da seguin seguinte te maneira: misturou-se um fio de cobre polido, que ficou reve revest stid ido o por por uma uma cama camada da muit muito o fina fina de merc mercúr úrio io metálico (Hgº). Julgue os itens. a) O teste não envolve fundamentos de eletroquímica. b) A reação química que ocorreu pode ser representada pela equação: Hg2+(aq) + Cuº (s)  Hgº(l) + Cu2+(aq) cátion Hg2+ sofreu redução ção e é, port porta anto o agente oxidante d) O mercúrio metálico é um líquido prateado, denso e venenoso. c)

586.(Unicamp) Suspeito Suspeitou-se u-se que um certo lote fertilifertilizante estava contaminado por apreciável quantidade de sal de mercúrio-II (Hg2+). Foi feito então um teste simples: mist mistur uroo-se se um pouc pouco o de fert fertil iliz izan ante te com com água água e introduziu-se um fio de cobre polido, o qual ficou coberto por uma película de mercúrio metálico. Escreva a equação da reaçã reação o quími química ca que ocor ocorre reu, u, indica indicando ndo o agen agente te oxidante. 587.(UCB) A pilha seca comum ou pilha de Leclanché é a pilha mais usada em aparelhos domésticos, lanternas e brinquedos de baixa voltagem. As reações que ocorrem nessa nessa pilha pilha são são compl complexa exas, s, porém porém quand quando o o fluxo fluxo de corrente corrente é pequeno, pequeno, as reações mais prováveis de ocorrer podem ser representadas por:

2MnO2(s)

Zn(s)  2e- + Zn2+ + 2NH4+ + 2e-  Mn2O3(s) + 2NH3 + H2O

Dados: Dados: poten potencia ciais is de redu redução ção:: Eºred, Zn = - 0,76 V Eºred, MnO2 = + 1,50 V Determine a d.d.p. ou F.E.M. da pilha de Leclanché. 588.(Fuvest) Panelas Panelas de alumínio são muito utilizadas no coziment cozimento o de alimento alimentos. s. Os potencia potenciais is de redução redução (Eº) indicam ser possível a reação deste metal com água. A não ocorrência dessa reação é atribuída à presença de uma camada aderente e protetora de óxido de alumínio formada na reação do metal com o oxigênio do ar. a) Escr Escrev eva a a equa equaçã ção o bala balanc ncea eada da que que repr repres esen enta ta a formação da camada protetora. b) Com os os dados de Eº, Eº, explique explique como como foi feita feita a previsão previsão de que o alumínio pode reagir com água. Dados: Al3+ + 3e- Al 2H2O + 2e- = H2 + 2OH-

Eº = -1,66 Eº = -0,83

589.(Unicamp) Um corpo metálico quando exposto ao ar e à umid umidad ade e pode pode sofr sofrer er um proc proces esso so de corr corros osão ão (oxidação), (oxidação), o que pode deixá-lo impróprio para a função a que se destinava. a) Uma Uma das forma formas s de se minimi minimizar zar esse esse proces processo so é a “proteção “proteção catódica”: prende-se um “metal de sacrifício” sacrifício” no corpo que se deseja proteger do processo de oxidação. Suponha que você deseja fazer a proteção catódica de uma tubulação em ferro metálico. Qual das substâncias da tabela a seguir você usaria? Justifique.

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Alcides Ribeiro – Curso Especial de Química  Potenciais padrão de redução Semi-reação de redução Eº / volts F2(g) + 2e- = 2F-(g) + 2,87 Br2(g) + 2e- =2Br-(aq) + 1,08 Ag+(aq) + e- = Ag (s) + 0,80 Cu2+ (aq) + 2 e- = Cu (s) + 0,34 Ni2+ (aq) + 2 e- = Ni (s) - 0,25 Fe2+ (aq) + 2 e- = Fe (s) - 0,44 Mg2+(aq) + 2 e- = Mg (s) -2,37

sobre o prego. c) Orde Ordene ne os meta metais is empr empreg egad ados os nos nos expe experim rimen ento tos s descritos na tabela segundo o seu poder redutor. 591.(ITA/2001) Considere as semi-reações representadas pela pelas s semi semi-e -equ quaç açõe ões s a segu seguir ir e seus seus resp respec ecti tivo vos s potenciais padrão de eletrodo: Fe(c)

↔

Fe2+(aq) + 2e-; Eº = -0,44 V

1/3 I-(aq) + 2OH -(aq) 0,26 V 2Ag(c)

↔

↔

1/3 IO3-(aq) + H 2O(l) + 2e-; Eº =

2Ag+(aq) + 2e-; Eº = 0,80V

Com base nas informações anteriores, qual das opções a seguir é relativa à equação química de uma reação que deverá deverá ocorr ocorrer er quan quando do os reage reagente ntes, s, nas nas condi condiçõ ções es padrão, forem misturados entre si? a) Fe(c) e(c) + 1/3 1/3 I -(aq) + 2OH-(aq) H2O(l) b) 2Ag( 2Ag(c) c) + 1/3 1/3 IO IO 3-(aq) + H 2O(l) + 2OH (aq) b) Uma outra forma de evitar a corrosão é a galvaniz galvanização ação:: deposita deposita-se -se sobre sobre o corpo corpo metálico metálico uma camada de um outro metal que o proteja da oxidação. Das substânc substâncias ias da tabela tabela anterior anterior,, qual você usaria usaria para galvanizar uma tubulação de ferro metálico? Justifique. 590.(ITA-2001-com 590.(ITA-2001-com adaptações) A tabe tabela la a segu seguir ir mostra as observações feitas, sob as mesmas condições de pressão e temperatura, temperatura, sobre pregos de ferro limpos e polidos em diferentes meios: Corrosão do ferro em água aerada Sistema inicial Observações durante os experimentos 1) Prego rego limp limpo o e poli polido do Com Com o pass passar ar do temp tempo o imerso em água aerada. surgem sinais de aparecimento de ferrugem ao longo do prego (formação de um filme fino de uma substân substância cia sólida sólida com com colo colora raçã ção o marr marrom om alaranjada). 2) Prego Prego limpo e polido polido recobert berto o com gra graxa imerso em água aerada.

Não há alteração perceptí perceptível vel com o passar passar do tempo.

3) Prego rego limp limpo o e poli polido do envolvido por uma tira de magn magnés ésio io e imer imerso so em água aerada.

Com Com o pass passar ar do temp tempo o observa-s observa-se e a precipita precipitação ção de grand grande e quanti quantidad dade e de uma uma subst substân ância cia branca branca,, mas a superfície do prego conti continua nua apare aparente ntemen mente te intacta. Com Com o pass passar ar do temp tempo o surgem sinais de aparecimento de ferrugem ao longo do prego.

4) Prego rego limp limpo o e poli polido do envolvido em uma tira de esta stanho e ime imerso rso em água aerada.

Fe2+(aq) + 1/3 IO 3(aq) + 2Ag+(aq) + 1/3 I -(aq)

c) 1/3 I-(aq) + 2OH-(aq) + 2Ag +(aq)  2Ag(c) + 1/3 IO 3-(aq) + H 2O(l) d) Fe(c) e(c) + 1/3 1/3 I -(aq) + 3H2O(l)  2+ Fe (aq) + 1/3 IO 3-(aq) + 2OH-(aq) + 2H 2(g) e) 2Ag( 2Ag(c) c) + 1/3 1/3 I - (aq) + 3H 2O(l)  + 2Ag (aq) + 1/3 IO 3-(aq) + 2OH-(aq) + 2H2(g) 592. (Fuvest) Semi-reação Fe2+ + 2e-  Fe Cu2+ + 2e-  Cu O2 + 2H2O + 4e-  4OH-

Eº/V -0,41 +0,34 + 0,40

A estátua da Liberdade está no porto de Nova lorque e, portanto portanto,, em ambiente ambiente marinho. marinho. Ela consiste consiste em uma estrutura de ferro sobre a qual estão rebitadas placas de cobre que dão forma à figura. a) Qual Qual o efeito do do ambiente ambiente marin marinho ho sobre sobre as placas placas de cobre? Explique utilizando equações químicas. b) Por Por que não foi foi uma boa idéia idéia ter ter cobre cobre em contacto contacto com ferro? Justifique.

a) Escreva Escreva as equaçõe equações s químicas químicas balancead balanceadas as para a(s) a(s) reaç reação( ão(ões ões)) obser observad vada(s a(s)) nos nos exper experime imento ntos s 1, 3 e 4, respectivamente. b) Com Com base base nas nas obse observ rvaç açõe ões s feit feitas as,, sugi sugira ra duas duas maneira maneiras s diferent diferentes es de evitar evitar a formaçã formação o de ferruge ferrugem m

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Gabarito : 572. CEEC 573. C 574. C 575. B 576. E 577. B 578. O do ozônio. 579. D 580. ECCE 581. CECC 582. VFVVVV 583. D 584. E 585. ECCC 586. Hg2+(aq) + Cu0(S)  Hg0(l) + Cu 2+(aq). O agente oxidante é o Hg2+. 587. 2,26 V 588. a) 4Al + 3O2  2Al2O3 b) 2Al + 6H2O  2Al(OH)3 + 3H2 A análise análise dos potencia potenciais is revela revela que quando quando o alumínio alumínio reage espontaneamente com a água ele oxida, logo, a reação representada anteriormente é espontânea. 589. a) Magn Magnés ésio io,, pois pois possu ossuii meno menorr pote potenc ncia iall de redução redução o que indica maior facilidade facilidade de oxidar oxidar que o ferro. b) Níqu íquel, cobre bre e prata rata,, pois possuem suem maior iores potenciais de redução que o ferro, protegendo-o protegendo-o portanto, da oxidação. 590. a) Experimento 1: 4Fe(s) + 3O2(g)+ 6H2O(l)  2Fe2O3.3H2O Experimento 2: 2Mg(s) + O2(g)+ 2H2O(l)  2Mg(OH)2 Experimento Experimento 3: 4Fe(s) + 3O2(g)+ 6H2O(l)  2Fe2O3.3H2O b) Recobri ecobrirr o prego prego com com uma fina camada camada de estanh estanho. o. Evitar o contato do prego com o ar e umidade. c) Mg > Fe > Sn 591. C 592. a) Em ambiente ambiente marinho marinho a oxidação oxidação espontân espontânea ea do cobre é mais rápida

O2

+

2H2O + 4e −

→

4OH−

2Cu → 2Cu2 + + 4e − 2Cu + O2 2H2O → 2Cu(OH)2 b) O ferro ferro da estátu estátua a será será oxida oxidado do espon espontan tanea eame mente nte pelos íons Cu 2+.

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