Eletroquímica - Exercícios - Física, Notas de estudo de Física. Universidade Federal da Bahia (UFBA)
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A_Santos8 de Março de 2013

Eletroquímica - Exercícios - Física, Notas de estudo de Física. Universidade Federal da Bahia (UFBA)

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Apostilas e exercicios de Física da Universidade Federal Fluminense, sobre o estudo da Eletroquímica.
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Universidade Federal Fluminense - Departamento de Físico-química. Disciplina: Físico-química V - Lista de exercícios - 2/2007 - Eletroquímica 1

1. Uma solução aquosa de 4 % em peso de K2SO4 congela a -0,950 oC. Determine o fator de van´t

Hoff e a pressão osmótica para esta solução a 25 oC. Dados: Kf = 1,8597 K.Kg/mol; ρ = 997.04 Kg/mol.

2. O fator de van´t Hoff obtido a partir de dados do abaixamento crioscópico de soluções de

CuSO4 são dados na tabela abaixo. Calcule o grau de dissociação e a constante de equilíbrio usando a teoria de dissociação de Arrhenius.

m (mol/Kg) i 0,01 1,45 0,1 1,12 1,0 0,93

3. O abaixamento crioscópico de soluções aquosas de NaCl é:

m (mol/Kg) 0,001 0,002 0,005 0,01 0,02 0,05 0,1 ΔT (k) 0,003676 0,007322 0,01817 0,03606 0,07144 0,1758 0,3470

a. Determine j para cada uma das soluções. R.: 0,012; 0,016; 0,023; 0,030; 0,040; 0,055; 0,067.

b. Faça um gráfico de j/m x m e faça uma estimativa do coeficiente de atividade iônico médio sabendo que

0226,0 001,0

0

=∫ dmm j

R.: 0.966; 0,953; 0,928; 0,904; 0,873; 0,821; 0,776 4. A reação AgBr (s) ↔ Ag+ (aq) + Br- (aq) tem uma constante de equilíbrio de 4,95.10-13. Tal

constante é conhecida como produto de solubilidade KPS. Encontre a solubilidade do brometo de prata em: a. Água pura b. Solução 0,10 mM NaBr c. Solução de NaNO3 de força iônica 25 mM.

5. Sabendo que a constante do produto de solubilidade para o NaV (valerato de sódio) é

1.10-6 e a constante de dissociação para o ácido fraco HV (ácido valérico) é 1.10-5, calcule a solubilidade de NaV nos seguintes meios: a. 0,1 M NaCl (desprezando efeitos do coeficiente de atividade) R.: 1,0.10-5 M b. 0,1 M KNO3 (incluindo efeitos do coeficiente de atividade) R.: 1,44.10-3 M c. 0,001 M HCl (desprezando efeitos do coeficiente de atividade) R.: 1.10-2 M

6. Que massa de cobre será depositada no catodo pela passagem de 0,473 A de corrente através de uma solução de sulfato de cobre por 5 min?

7. Numa experiência para medição do número de transporte do íon potássio numa solução de KCl

0,1 N, pelo método da fronteira móvel, observou-se que a fronteira entre a solução de KCl e uma outra de LiCl 0,065 N deslocou-se 5,00 cm num intervalo de tempo de 1900 s. A corrente que passou pelas soluções foi de 0,005893 A, e a seção reta da coluna de eletrólito 0,1142 cm2. Calcular o número de transporte do íon potássio e do íon cloreto na solução de KCl.

R.: 0,492 e 0,508

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8. Uma solução de nitrato de prata, com 0,0074 g de nitrato de prata por grama de água, foi

eletrolizada entre eletrodos de prata metálica. Depois de um certo intervalo de tempo, analisou- se a solução anódica e determinou-se que ela continha 0,2553 g de nitrato de prata por 25,00 g. A massa do catodo no mesmo intervalo de tempo sofreu um acréscimo de 0,0785 g em virtude da deposição de prata. Calcular o número de transporte dos íons prata e nitrato. Dados: MN = 14 g/mol; MO = 16 g/mol; MAg = 108 g/mol. R.: 0,42 e 0,58

9. Sabendo que Λo(NaCl) = 126,4, Λo(KNO3) = 144,9 e Λo(KCl) = 149,8 Ω-1cm2/eq, e desprezando

a variação da mobilidade desses íons com a concentração, calcule Λ e tNa+ na solução de NaNO3. Dados: [tNa+ (em NaCl) = 0,39] R.: Λ=121,4 Ω -1cm2/eq, tNa+=0,406.

10. A resistência de uma célula de condutividade com 0,02N, KCl, a 18oC é 17,60Ω. Quando cheia

de Ácido acético 0,1N é de 91,8Ω. Calcular o grau de dissociação de uma solução 0,1N de ácido acético sabendo que a 18oC a condutividade do KCl 0,02N é 2,399 x 10-3Ω-1cm-1 e λoH+=315 e λoAC-=35Ω-1cm2/eq. R.: 0,01314.

11. a. A solubilidade de [Co(NH3)4Cl2]ClO4 é medida através da determinação da

condutância de uma solução saturada. A constante da célula é 0,20 cm-1 e os valores das condutâncias iônicas são 50 e 70 Ω-1.cm2/Eq, para [Co(NH3)4Cl2]+ e ClO4-, respectivamente. A resistência medida foi de 33,5 Ω. Calcule a solubilidade.

R.: 0,0498 Eq/L. b. Verificou-se posteriormente que a determinação experimental acima foi feita com o

complexo dissolvido em 0,01 N de HCl e não em água pura. Qual o valor correto da solubilidade? As condutâncias iônicas do H+ e Cl- são 349,82 e 76,34 Ω -1.cm2/Eq.

R.: 0,0143 Eq/L. 12. A 25 0C a resistência de uma célula é 220 Ω quando cheia com água, 100 Ω com KCl 0,02 N e

102 Ω com água saturada em AgCl. A condutância equivalente do AgCl é 126 Ω-1.cm2/eq e do KCl 138,3 Ω-1.cm2/eq. Calcule: a. A constante da célula R.: 0,2766 cm-1 b. A condutividade da solução saturada em AgCl R.: 2,71.10-3 Ω -1.cm-1

c. A solubilidade do AgCl R.: 0,0115 Eq/L 13. A 25oC, uma célula de condutividade cheia com uma solução de KCl (com condutividade

0,00141 Ω -1cm-1) tem resistência de 484,0 Ω. Os dados abaixo foram obtidos na mesma célula para soluções de NaCl, a 25oC.

normalidade 5 x 10-4 10 x 10-4 20 x 10-4 50 x 10-4 resistência (Ω) 10910 5494 2772 1128,9

a. Calcular Λ para o NaCl em cada concentração. R.: 125; 124,21; 123,08; 120,89; Ω-1cm2/eq. b. Calcular Λ0 graficamente. R.: 126,92 Ω-1cm2/eq.

14. Calcule o potencial da pilha, de a reação da pilha, verifique a espontaneidade da reação

e calcule a constante de equilíbrio para cada um dos seguintes casos (use uma tabela de potenciais de redução) a. Ag(s)|Ag+(aq,a+ = 0,01)||Zn+2 (a+ = 0,1)|Zn(s) b. Pt(s)|Fe+2(aq,a+ = 1), Fe+3(aq,a+ = 0,1)||Cl- (aq, a- = 0,001)|AgCl (s)|Ag(s)

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15. a. Excesso de prata sólida é colocado em uma solução de ferro férrico que é originalmente 0,1M

de Fe3+ e não contém ferro ferroso ou íons prata. Calcule a constante de equilíbrio para a reação Ag + Fe3+ ↔ Ag+ + Fe2+

b. Calcule o potencial da célula obtida colocando um eletrodo de prata na solução do item a e conectando-se ao eletrodo Fe2+ (a=1),Fe3+ (a=1)|Pt

16. Entre 0 oC e 60 oC o potencial da pilha

Pb(s) | PbSO4(s) | H2SO4 (aq,a) | PbSO4(s) | PbO2 (s) | Pt é dado por

ε(V) = 1,91737 + 56,1.10-6 t + 108.10-8 t2 Sabendo que

εo (H2SO4 | PbSO4 | Pb) = -0,3553 V εo (H2SO4 | PbO2 | PbSO4 | Pb) = 1,684 9 V

a. Escrever a reação da pilha b. Calcule ΔG, ΔH e ΔS para a reação da pilha a 0 oC e 25 oC

R.: -370 kJ; -364 kJ: 21,2 J/K: -370 kJ; -367 kJ; 10,8 J/K c. Calcule o coeficiente de atividade iônico médio na solução 1 m de H2SO4 a 25oC. Admita

que a atividade da água é unitária. R.: 0,128

17. Níquel finamente dividido é adicionado a uma solução de íons estanhosos na qual a atividade do Sn2+ é 0,1. Quando o equilíbrio é atingido, quais serão as atividades do Ni2+ e Sn2+? Use a tabela de potenciais de redução

18. A 25 oC, εo = - 0,627 V para a célula

PtatmHmSOHsSOAgAg |)1(|)(|)(| 24242 a. Escreva a reação da célula b. Despreze o coeficiente de atividade e calcule ε, se m = 0,1 molal. R.: -0,657 V c. Repita o cálculo do item (b) considerando o coeficiente de atividade iônico médio da

solução 0,1 molal de H2SO4 igual a 0,7. R.: -0,711 V 19. Dada a reação de célula: Pt⏐H2(g) ⏐HCl (aq)⏐AgCl⏐Ag, calcular:

a. fem-padrão da célula, R.: 0,2223 Volts; b. seu coeficiente de temperatura, usando os dados da tabela abaixo, obtidos a 25ºC e a

pressão de 1 atm, para uma solução aquosa de ácido clorídrico de atividade unitária. .: -5,58X10-4 Volts.grau-1.

ΔHof (kcal) ΔGof (kcal) AgCl - 30,59 - 26,22

HCl (aq) - 39,55 - 31,35 20. A tabela seguinte fornece as forças eletromotrizes, obtidas a 25ºC, para a célula:

Pt⏐H2(g) (1atm) ⏐HBr (m)⏐AgBr⏐Ag .

m 0,01 0,02 0,05 0,10 ε 0,3127 0,2786 0,2340 0,2005

a. Calcular εo. R.: 0,0712 V. b. Calcular o coeficiente de atividade para uma solução 0,10 molal de HBr. R.: 0,807.

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