QUÍMICA - 3 o ANO MÓDULO 29 ELETROQUÍMICA: PILHAS

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1 QUÍMICA - 3 o ANO MÓDULO 29 ELETROQUÍMICA: PILHAS

2 PILHA (ESPONTÂNEO) ENERGIA QUÍMICA ENERGIA ELÉTRICA ELETROIDE (NÃO ESPONTÂNEO)

3 elétrons fio condutor Ânodo - Cu Cátodo + Cátions Ânions Zn 2+ SO 22+ Cu 2+ SO 22-

4 polo negativo Ânodo: onde ocorre a oxidação elétrons Zn ponte salina fio condutor Cu polo positivo Cátodo: onde ocorre a redução KCl (aq) SO 4 2+ Zn 2+ Cu 2+ SO 4 2-

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6 Como pode cair no enem O crescimento da produção de energia elétrica ao longo do tempo tem influenciado decisivamente o progresso da Humanidade, mas também tem criado uma séria preocupação: o prejuízo ao meio ambiente.nos próximos anos, uma nova tecnologia de geração de energia elétrica deverá ganhar espaço: as célular a combustível hidrogênio/oxigênio. H 2 H 2 2e - ânodo e - 2H + cátodo 2e - eletrólito O 2 O 2 H 2 O Com base no texto e na figura, a produção de energia elétrica por meio da célula a combustível hidrogênio/oxigênio diferencia-se dos processos convencionais porque: a) transforma energia química em energia elétrica, sem causar danos ao meio ambiente, porque o principal subproduto formado é água. b) converte a energia química contida nas dos componentes em energia térmica, ocorra a produção de gases poluentes nocivos ao meio ambiente. c) transforma energia química em energia elétrica, porém permite gases poluentes da mesma forma que a produção de energia a partir dos fósseis. d) converte energia elétrica proveniente dos fósseis em energia química, retendo produzidos no processo sem alterar a qualidade do meio ambiente. e) converte a energia potencial acumulada nas moléculas de água contida no sistema em energia química, sem que ocorra a produção de gases poluentes nocivos ao meio ambiente. (VILLULLAS, H. M.; TICIANELLI, E. A.; GONZÁLEZ, E. R. Química Nova Na Escola. N 15, maio 2002.)

7 Fixação 1) O principal fenômeno estudado pela eletroquímica é a produção de corrente elétrica, através de uma reação química (pilha), Com relação a esse fenômeno, analise as proposições abaixo. 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) Pilhas apresentam corrente contínua. 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 III são verdadeiras. d) Somente a proposição I é verdadeira. e) Todas as proposições são verdadeiras.

8 Fixação 2) (ENEM) Para que apresente condutividade elétrica adequada a muitas aplicações, o cobre bruto obtido por métodos térmicos é purificado eletroliticamente. Nesse processo, o cobre bruto impuro constitui o ânodo da célula, que está imerso em uma solução de CuSO 4. À medida que o cobre impuro é oxidado no ânodo, íons Cu 2+ da solução são depositados na forma pura no cátodo. Quanto às impurezas metálicas, algumas são oxidadas, passando à solução, enquanto outras simplesmente se desprendem do ânodo e se sedimentam abaixo dele. As impurezas sedimentadas são posteriormente processadas, e sua comercialização gera receita que ajuda a cobrir os custos do processo. A série eletroquímica a seguir lista o cobre e alguns metais presentes como impurezas no cobre bruto de acordo com suas forças redutoras relativas. Ouro Platina Prata Cobre Chumbo Niquel Zinco Entre as impurezas metálicas que constam na série apresentada, as que se sedimentam abaixo do ânodo de cobre são: a) Au, Pt, Ag, Zn, Ni e Pb b) Au, Pt e Ag c) Zn, Ni e Pb d) Au e Zn e) Ag e Pb

9 Fixação 3) O trabalho produzido por uma pilha é proporcional à diferença de potencial (ddp) nela desenvolvida quando se une uma meia-pilha onde a reação eletrolítica de redução ocorre espontaneamente (cátodo) com outra meia pilha onde a reação eletrolítica de oxidação, ocorre espontaneamente (ânodo). Ag Ag + + e Cu Cu e Cd Cd e Fe Fe e Zn Zn e E= - 0,80 V E= -0,34 V E= + 0,40 V E= + 0,44 V E= + 0,76 V Com base nas semirreações eletrolíticas acima, colocadas no sentido da oxidação, e seus respectivos potenciais, assinale a opção que indica os metais que produzirão maior valor de ddp quando combinados para formar uma pilha. a) Cobre como cátodo e prata como ânodo. b) Prata como cátodo e zinco como ânodo. c) Zinco como cátodo e prata como ânodo. d) Cádmio como cátodo e cobre como ânodo. e) Ferro como cátodo e zinco como ânodo.

10 Os sais de chumbo constituem-se num grave problema ambiental, pois se ingeridos provocam doenças neurológicas irreversíveis. Fixação 4) A contaminação por chumbo é provocada pelos vários usos deste metal e de seus compostos, resumidos na tabela abaixo. Substância Cumbo metálico Estearato de chumbo Monóxido de chumbo Naftenato de chumbo Chumbo tetraetila Carbonato de chumbo Principais usos Bateriais, soldas, ligas Metálicas Secante de lacas e vernizes, graxas, ceras Baterias, medicamentos, tintas Conservador de madeiras, inseticida, óleo lubrificante Antidetonante para gasolina, reações de etilação Tintas Numa indústria, quer-se desenvolver um método eletroquímico para depositar chumbo metálico no tratamento do seu efluente. Considere os seguintes valores de potenciais padrão de redução em meio ácido: Ag + + e- Ag E 0 = + 0,80 V Cu e- Cu E 0 = + 0,34 V Pb e- Pb E 0 = - 0,13 V Ni e- Ni E 0 = - 0,25 V Zn e- Zn E 0 = - 0,76 V Al e- Al E 0 = - 1,66 V O metal mais adequado dentre estes, para ser utilizado como ânodo no processo, é: a) o cobre; b) a prata; c) o níquel; d) o zinco; e) o alumínio. Sulfato de chumbo Silicato de chumbo Tintas Composições de vidros

11 Fixação 5) A corrosão de dutos é um sério problema na exploração do petróleo no mar. Uma alternativa simples para evitá-la é ligar os dutos a um metal de sacrifício. Considerando que os dutos utilizados em uma plataforma de exploração sejam de ferro, qual deve ser o metal adequado para evitar a corrosão? Potenciais-padrão a 298 K Fe 2+ / Fe : - 0,44 V Al 3+ / Al : - 1,66 V Pb 2+ / Pb : -0,13 V Ag + / Ag : +0,80 V Be 2+ / Be : -1,87 V Au 2+ / Au : +1,69 V a) Alumínio; b) Berílio; c) Chumbo; d) Ouro; e) Prata.

12 Fixação 6) (ENEM) O boato de que os lacres das latas de alumínio teriam um alto valor comercial levou muitas pessoas a juntarem esse material na expectativa de ganhar dinheiro com sua venda. As empresas fabricantes de alumínio esclarecem que isso não passa de uma lenda urbana, pois ao retirar o anel da lata, dificulta-se a reciclagem do alumínio. Como a liga do qual é feito o anel contém alto teor de magnésio, se ele não estiver junto com a lata, fica mais fácil ocorrer a oxidação do alumínio no forno. A tabela apresenta as semirreações e os valores de potencial-padrão de redução de alguns metais: Potencial-Padrão de Redução Semirreação (V) Li+ + e - Li -3,05 K+ + e - K -2,93 Mg e- Mg -2,36 Al e- Al -1,66 Zn e- Zn -0,76 Cu e- Cu +0,34 (Disponível em: Acesso em: 28 fev [adaptado].) Com base no texto e na tabela, que metais poderiam entrar na composição do anel das latas com a mesma função do magnésio, ou seja, proteger o alumínio da oxidação nos fornos e não deixar diminuir o rendimento da sua reciclagem? a) Somente o lítio, pois ele possui o menor potencial de redução. b) Somente o cobre, pois ele possui o maior potencial de redução. c) Somente o potássio, pois ele possui potencial de redução mais próximo do magnésio. d) Somente o cobre e o zinco, pois eles sofrem oxidação mais facilmente que o alumínio. e) Somente o lítio e o potássio, pois seus potenciais de redução são menores do que o do alumínio.

13 Proposto 1) Para recuperar a prata de uma solução aquosa contendo íons Ag 1+, costuma-se adicionar zinco metálico às soluções, pois a transformação é espontânea. Pode-se concluir então que: a) o potencial de redução do Ag 1+ /Ag 0 é maior do que o do Zn 2+ /Zn0; b) ocorre transferência de elétrons do Ag 1+ para o Zn 0 ; c) o Zn 0 atua como um oxidante e o Ag 1+ como redutor; d) Zn 0 é menos redutor do que Ag 0 ; e) ocorre eletrólise do Ag 1+ e do Zn 0.

14 Proposto 2) Considere a tabela a seguir, onde o valor do potencial- -padrão de vários eletrodos foi medido a 25ºC: Reações E 0 / V Mg e - Mg - 2,38 Fe e - Fe - 0,44 Ni e - Ni - 0,25 Sn e- Sn - 0,14 Cu e - Cu + 0,34 Pode-se afirmar que para proteger do processo de oxidação, que resulta na formação da ferrugem, toda extensão de uma tubulação de um gasoduto feita de ferro, deve-se empregar, conectadas à tubulação, tiras de: a) cobre, apenas. b) magnésio, apenas. c) estanho, apenas. d) níquel, apenas. e) estanho e cobre.

15 Proposto 3) A primeira pilha elétrica produzida 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 semicélulas Cu 2+ /Cu 0 e Zn 2+ /Zn 0. Semirreação Zn e - Zn 0 Cu e - Cu 0 E 0 (V) -0,76 V 0,34 V Considerando as informações, assinale a alternativa correta. a) O potencial-padrão da pilha é de -1,10 v. b) O potencial-padrão da pilha é de 0,76 v. c) O ânodo de cobre tem polaridade negativa. d) O potencial E 0 (Cu/Cu 2+ ) é 0,34 v. e) O ânodo é formado pela semicélula do zinco.

16 Proposto 4) Os potenciais-padrão de redução das reações de semipilha do chumbo (Pb) e alumínio (Al) são dados abaixo: Pb e - Pb E 0 = -0,15 V Al e - Al E 0 = -1,67 V Montando-se uma pilha eletroquímica com eletrodos de Pb e de Al, pode-se afirmar que: a) o fluxo de elétrons é no sentido Al Pb. b) a força eletromotriz da pilha é 1,54V. c) o alumínio funciona como ponte salina. d) o chumbo é mais facilmente oxidado.

17 Proposto 5) Os potenciais-padrão de redução do ferro (Fe) e do cromo (Cr) são dados a seguir: Fe 2+ (aq) + 2e- Fe(s) Cr 2+ (aq) + 2e- Cr(s) E= -0,44V E= -0,91 V Um guidom de uma bicicleta é feito de aço (que tem ferro como um dos principais componentes) e é cromado. Caso esse guidom sofra um arranhão, baseando-se nos potenciais fornecidos, pode-se afirmar que o cromo: a) não tem efeito sobre a redução do ferro. b) retarda o processo de corrosão do ferro. c) não sofre corrosão antes do ferro. d) acelera o processo de oxidação do ferro. e) retarda o processo de corrosão do cromo.

18 Proposto 6) Num frasco de Erlenmeyer contendo uma solução aquosa 1,0 molar de nitrato férrico, introduz-se uma lâmina de ferro, lixada e limpa. Em seguida fecha-se o frasco com uma válvula que impede o acesso de ar mas permite a saída de gases. Assinale a opção que contém a afirmação CERTA em relação ao que ocorrerá no frasco. a) A lâmina de ferro ganhará massa. b) A cor da solução mudará de verde para castanha. c) A presença do ferro não irá alterar a solução. d) Haverá desprendimento de O 2(g). e) A lâmina de ferro perderá massa.