Resolucao dos exercicios sobre pilhas 3bimestre 2series, Exercícios de Aço. Universidade Federal do Maranhão (UFMA)
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nara_santos5 de Outubro de 2016

Resolucao dos exercicios sobre pilhas 3bimestre 2series, Exercícios de Aço. Universidade Federal do Maranhão (UFMA)

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Lista de exercícios de Química Correção da Revisão para a 2ª Avaliação de Química: Pilhas

1. Considere o esquema a seguir e responda:

a) Em qual eletrodo ocorre redução? E a oxidação? Redução: Cu Oxidação: Al b) Qual é o cátodo? E o ânodo? Cátodo: Cu Ânodo: Al c) Qual é o polo positivo? E o polo negativo? Polo positivo: Cu Polo negativo: Al d) Em qual eletrodo ocorre deposição? E corrosão? Deposição: Cu Corrosão: Al e) Qual solução se dilui? E qual solução se concentra? Se dilui: Cu2+ Se concentra: Al3+

f) Qual é o sentido de fluxo dos elétrons? Do eletrodo de alumínio (que sofre oxidação) para o eletrodo de cobre (que sofre redução). g) Qual é a semirreação de redução? Qual é a semirreação de oxidação? Qual é a reação global? Semirreação de redução: Cu2+ + 2 e- → Cu Semirreação de oxidação: Al → Al3+ + 3 e-

Reação global: 3 Cu2+ + 2 Al → 3 Cu + 2 Al3+

2. Considere a representação da pilha e responda: Zn (s) / Zn2+ (aq) // Ag+ (aq) / Ag (s)

a) Qual é a semirreação de oxidação? Semirreação de oxidação: Zn → Zn2+ + 2 e-

b) Qual é a semirreação de redução? Semirreação de redução: Ag+ + e- → Ag c) Qual é a reação global? Reação global: Zn + 2 Ag+ → Zn2+ + 2 Ag d) Qual é o ânodo? E o cátodo? Ânodo: Zn Cátodo: Ag e) Qual é o polo negativo? E o positivo? Polo negativo: Zn Polo positivo: Ag f) Em qual eletrodo ocorre corrosão? E deposição? Corrosão: Zn Deposição: Ag g) Qual solução se concentra? E qual solução se dilui? Se concentra: Zn2+ Se dilui: Ag+

h) Qual é o sentido de fluxo dos elétrons? Do eletrodo de zinco (que sofre oxidação) para o eletrodo de prata (que sofre redução).

Nome: ________________________________________________________

Bimestre: 3º Ano / série: 2ª série ____ Ensino: Médio

Componente Curricular: Química Professor: Ricardo Honda

Data: / / 2011

3. A figura a seguir representa uma pilha com eletrodos no estado-padrão.

Com relação a esse modelo, determine: a) ΔEº da pilha. ΔEº = E0maior – E

0 menor = +0,80 – (-0,76) = + 1,56 V

b) qual eletrodo é o polo negativo e o qual é polo positivo. Polo negativo: Zn (menor potencial de redução em relação ao Ag, ou seja, o Zn sofre oxidação, sendo o eletrodo de zinco, o polo negativo). Polo positivo: Ag (maior potencial de redução em relação ao Zn, ou seja, o Ag+ sofre redução, sendo o eletrodo de prata, o polo positivo). c) o sentido dos elétrons no circuito externo. Do eletrodo de zinco (que sofre oxidação) para o eletrodo de prata (que sofre redução). d) a reação global da pilha. Semirreação de redução: Ag+ + e- → Ag Semirreação de oxidação: Zn → Zn2+ + 2 e-

Reação global: 2 Ag+ + Zn → 2 Ag + Zn2+

4. (VUNESP) – São fornecidos os seguintes potenciais de redução determinados a 25ºC. Zn2+ (aq) + 2 e- → Zn (s) Eº = - 0,76 V Cu2+ (aq) + 2 e- → Cu (s) Eº = + 0,34 V a) Em solução aquosa, é possível obter zinco metálico por reação de redução de sal do seu cátion com cobre metálico? Justifique a resposta. Não, pois o potencial de redução do cobre é maior e, portanto, em presença de cobre metálico, o zinco não sofre redução. b) Escreva a equação da reação química que ocorre em uma pilha que funcione em condição-padrão a 25 ºC, baseada nas duas semirreações apresentadas. Semirreação de redução: Cu2+ + 2 e- → Cu Semirreação de oxidação: Zn → Zn2+ + 2 e-

Reação global: Cu2+ + Zn → Cu + Zn2+

Obs.: O Cu2+ possui maior potencial de redução e, portanto, deve reduzir, e o Zn deve oxidar.

5. Considere a pilha de cobre-alumínio representada a seguir. Dados os potenciais de redução: Cu2+ + 2 e- → Cu Eº = + 0,34 V Al3+ + 3 e- → Al Eº = - 1,66 V Complete o quadro abaixo:

Eletrodo de cobre Eletrodo de alumínio

Polaridade positivo negativo

Cátodo ou ânodo? cátodo ânodo

Semirreação Cu2+ + 2 e- → Cu Al → Al3+ + 3 e-

Cálculo de ΔEº ΔEº = E0maior – E 0

menor = +0,34 – (-1,66) = + 2,00 V

Reação Global 3 Cu2+ + 2 Al → 3 Cu + 2 Al3+

6. (PUC-MG) – O valor do ΔE0 para a célula representada pela equação: 2 Ag+ (aq) + Mg (s) → 2 Ag (s) + Mg2+ (aq) conhecendo-se os potenciais-padrão de redução: Ag+ + e- → Ag Eº = + 0,80 V Mg2+ + 2 e- → Mg Eº = - 2,37 V é igual a: a) +3,17 V b) +1,57 V c) +0,77 V d) -3,17 V e) -0,77 V

ΔEº = E0maior – E 0

menor = +0,80 – (-2,37) = + 3,17 V (Alternativa “a”).

7. (UFPE) – Considere uma cela galvânica formada por semicelas-padrão de cobre e de zinco, cujos potenciais de redução são os seguintes: Cu2+ + 2 e- → Cu Eº = + 0,34 V Zn2+ + 2 e- → Zn Eº = - 0,76 V É correto afirmar que: a) os elétrons no circuito externo fluirão do eletrodo de cobre para o eletrodo de zinco. b) o potencial-padrão da cela é – 0,42 V. c) quando o equilíbrio for atingido não haverá diferença de potencial entre os eletrodos. d) os íons zinco são reduzidos a zinco metálico. e) o eletrodo de cobre é o cátodo.

Como o potencial de redução do cobre é maior, Cu2+ sofre redução e o Zn sofre oxidação. Assim: a) Falso. Os elétrons no circuito externo fluirão do eletrodo de zinco para o eletrodo de cobre. b) Falso. O potencial padrão da cela é +1,10 V. c) Falso. Quando o equilíbrio for atingido haverá diferença de potencial entre os eletrodos. d) Falso. O zinco sofre oxidação e, portanto, o zinco metálico é oxidado a íons Zn2+. e) Verdadeiro. Como o eletrodo de cobre possui maior potencial de redução, este será o cátodo.

8. (PUC-PR) – Uma célula galvânica é constituída de 2 eletrodos: 1º eletrodo: 1 lâmina de ferro metálico submersa numa solução de FeSO4 1 mol/L. 2º eletrodo: 1 lâmina de prata metálica submersa numa solução de AgNO3 1 mol/L. Sabendo que os potenciais normais de redução desses dois elementos são: Fe2+ + 2 e- → Fe Eº = - 0,44 V Ag+ + e- → Ag Eº = + 0,80 V o potencial dessa célula, quando os dois eletrodos são ligados entre si internamente por uma ponte salina e externamente por um fio de platina, será: a) +0,36 V b) -0,36 V c) -1,24 V d) -1,36 V e) +1,24 V

ΔEº = E0maior – E 0

menor = +0,80 – (-0,44) = + 1,24 V (Alternativa “e”).

9. (IME-RJ) – Dadas as semirreações: Cu2+ + e- → Cu+ Eº = + 0,153 V I2 + 2 e

- → 2 I- Eº = + 0,536 V pede-se: a) escrever a equação que representa a reação global da célula; Semirreação de redução: I2 + 2 e

- → 2 I-

Semirreação de oxidação: Cu+ → Cu2+ + e-

Reação global: I2 + 2 Cu + → 2 I- + 2 Cu2+

b) calcular a diferença de potencial. ΔEº = E0maior – E

0 menor = +0,536 – (+0,153) = + 0,383 V.

10. (FEI) – A pilha alcalina é constituída de uma barra de manganês metálico eletroliticamente puro, imerso numa pasta de hidróxido de zinco. Dela são conhecidos os respectivos potenciais-padrão de redução: Mn2+ + 2 e- → Mn Eº = - 1,18 V Zn2+ + 2 e- → Zn Eº = - 0,76 V a) Qual a ddp da pilha? ΔEº = E0maior – E

0 menor = -0,76 – (-1,18) = + 0,42 V.

b) Qual a equação global que nela ocorre? Semirreação de redução: Zn2+ + 2 e- → Zn Semirreação de oxidação: Mn → Mn2+ + 2 e-

Reação global: Zn2+ + Mn → Zn + Mn2+

11. (CEFET-MG) – Nos processos de transporte subterrâneo, as tubulações de ferro têm barras de magnésio ligadas, conforme o desenho abaixo.

a) Com base em seus conhecimentos sobre pilhas eletroquímicas, explique para que são utilizadas as barras de magnésio. Como o potencial de redução do ferro é maior que o do magnésio, o magnésio se oxida, evitando a oxidação do ferro (ou seja, o magnésio serve como metal de sacrifício do ferro). b) Escreva a reação global e calcule a diferença de potencial da pilha formada. Semirreação de redução: Fe2+ + 2 e- → Fe Semirreação de oxidação: Mg → Mg2+ + 2 e-

Reação global: Fe2+ + Mg → Fe + Mg2+

ΔEº = E0maior – E 0

menor = -0,44 – (-2,37) = + 1,93 V.

Os potenciais de redução são: Mg2+ + 2 e- → Mg Eº = - 2,37 V Fe2+ + 2 e- → Fe Eº = - 0,44 V

12. (UFPA) – A diferença de potencial de uma pilha formada por Cu/Cu(NO3)2 e Fe/FeSO4 é 0,78 V. Dada a semirreação e o potencial-padrão de redução: Cu2+ + 2 e– → Cu0 E0 = + 0,34 V e sabendo-se que o eletrodo de Fe0 se corrói, pode-se afirmar que o potencial-padrão de redução de Fe2+ + 2 e– → Fe0 é: a) -0,44 V b) -1,12 V c) +0,44 V d) +1,12 V e) +1,56 V

Como o eletrodo de Fe é corroído, pode-se afirmar que este sofre oxidação (ou seja, possui menor potencial de redução). Assim: ΔEº = E0maior – E

0 menor → +0,78 = +0,34 – (E

0 Fe2+/Fe) → E

0 Fe2+/Fe = - 0,44 V (Alternativa “a”).

13. (UFPI) – Dado um sistema relativo a uma pilha de Mg e Zn:

Sabendo-se que os elétrons fluem do eletrodo de magnésio para o eletrodo de zinco, podemos afirmar que: a) a reação não é espontânea. b) o eletrodo de magnésio é o polo positivo. c) o eletrodo de zinco é o cátodo. d) o eletrodo de zinco sofre corrosão. e) a concentração de Mg2+ diminui.

Como os elétrons fluem do eletrodo de magnésio para o eletrodo de zinco, pode-se afirmar que Zn2+ sofre redução e o Mg sofre oxidação. Assim: a) Falso. Nas pilhas, a reação é espontânea e há a conversão de energia química em energia elétrica. b) Falso. O eletrodo de magnésio é o polo negativo. c) Verdadeiro. Como Zn2+ se reduz a Zn, o eletrodo de zinco é o cátodo. d) Falso. Os íons Zn2+ são reduzidos a zinco metálico; assim, há um aumento da massa da placa de zinco (ou seja, o eletrodo de zinco sofre deposição). e) Falso. Como o eletrodo de magnésio sofre oxidação, íons Mg2+ estarão sendo formados, ou seja, a concentração de Mg2+ aumenta.

14. (FURRN) – Na pilha eletroquímica Zn0/Zn2+//Cu2+/Cu0, ocorrem reações de oxirredução. Nesse sistema pode-se afirmar que: a) no polo negativo há oxidação de Cu0 a Cu2+. b) no polo negativo há oxidação de Zn0 a Zn2+. c) no polo positivo há oxidação de Cu0 a Cu2+. d) no polo positivo há oxidação de Zn0 a Zn2+. e) no polo positivo há redução de Zn2+ a Zn0.

Alternativa “b”. A representação Zn0/Zn2+//Cu2+/Cu0 indica que o Zn se oxida a Zn2+ (no ânodo, polo negativo) e Cu2+ se reduz a Cu (no cátodo, polo positivo).

15. (PUC-RJ) – Um alquimista maluco descobriu que o chumbo metálico pode ceder elétrons espontaneamente em soluções de AuCl3, e construiu a seguinte pilha: Pb

0|Pb2+||Au3+|Au0. Para esta pilha, é correto afirmar: a) O Au0 se reduz e o Au3+ se oxida. b) O alquimista transformou chumbo em ouro. c) O cátodo é o Au0 e o ânodo é o Pb0. d) A solução de Pb2+ ficará mais diluída. e) A solução de Au3+ ficará mais concentrada.

A representação Pb0/Pb2+//Au3+/Au0 indica que o Pb se oxida a Pb2+ (no ânodo, polo negativo) e Au3+ se reduz a Au (no cátodo, polo positivo). Assim: a) Falso. O Au3+ se reduz a Au, enquanto que Pb se oxida a Pb2+. b) Falso. A reação global da pilha é 3 Pb + 2 Au3+ → 3 Pb2+ + 2 Au, ou seja, o chumbo metálico reagiu com íons Au3+

gerando ouro metálico. c) Verdadeiro. No eletrodo de ouro ocorre redução (no cátodo) e no eletrodo de chumbo ocorre oxidação (no ânodo). d) Falso. Como o eletrodo de chumbo sofre oxidação, íons Pb2+ estarão sendo formados, ou seja, a concentração de Pb2+ aumenta (ficará mais concentrada). e) Falso. Como o eletrodo de ouro sofre redução, íons Au3+ estarão sendo consumidos, ou seja, a concentração de Au3+

diminui (ficará mais diluída).

16. (UFSC) – Com base no diagrama da pilha Zn/Zn2+//Ag+/Ag e nos potenciais-padrão de redução, a 25 ºC, das semirreações: Ag+ + e- → Ag Eº = + 0,80 V Zn2+ + 2 e- → Zn Eº = - 0,76 V indique os itens corretos. I — os átomos de zinco sofrerão oxidação; II — os átomos de prata perderão elétrons; III — o cátodo da pilha será o eletrodo de prata; IV — entre os eletrodos de Zn e Ag existe uma diferença de potencial-padrão de 2,36 volts; V — a massa do eletrodo de zinco diminui com o tempo; VI — o sentido espontâneo do processo será da prata para o zinco.

A representação Zn/Zn2+//Ag+/Ag indica que o Zn se oxida a Zn2+ (no ânodo, polo negativo) e Ag+ se reduz a Ag (no cátodo, polo positivo). Assim: I – Correto. Os átomos de zinco se oxidam a íons Zn2+. II – Incorreto. Os íons Ag+ recebem elétrons para serem reduzidos a Ag0. III – Correto. Como a prata sofre redução, o cátodo será o eletrodo de prata. IV – Incorreto. A diferença de potencial entre Zn e Ag é de + 1,56 V. V – Correto. O zinco metálico é oxidado a íons Zn2+; assim, há uma diminuição da massa da placa de zinco (ou seja, o eletrodo de zinco sofre corrosão). VI – Incorreto. Como o zinco sofre oxidação, os elétrons fluirão do eletrodo de zinco para o eletrodo de prata.

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