Ministrio da Educao UNIVERSIDADETECNOLGICAFEDERALDO PARAN Cmpus Curitiba Lista de Exerccios Eletroqumica Disciplina: Qumica - Prof. Bruno Nowacki 3 APS: 9, 10, 12, 15, 17, 19, 23, 25 e 32. 1. Escreva equaes balanceadas para as seguintes reaes simplificadas: a) S8(s) + Na(s) Na2S(s) b) Cr2+(aq) + Sn4+(aq) Cr3+(aq) + Sn2+(aq) c) La(s) + Br2(l) LaBr3(s) 2.Em cada uma das reaes, identifique a substncia oxidada e a substncia reduzida: a) Cl2(g) + 2I-(aq) I2(aq) +2Cl-(g) b) 2H2S(g) + SO2(g) 3S(s) + H2O(l) 3. Balanceie as equaes e identifique os agentes oxidantes e agentes redutores: a) CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) b) CuI(aq) Cu(s) + I2(s) 4.Asreaescomsubstnciascapazesdegerarcorrenteeltricatmpermitidoaohomem construirpilhascujautilizaobastanteamplanomundomoderno.Combasenos conhecimentos sobre eletroqumica,Responda verdadeiro ou falso: () A diferena de potencial independe da concentrao das solues empregadas. () Com o uso, a diferena de potencial se reduz. () Os eltrons fluem em direo ao ctodo. () No nodo, ocorre reduo. () No eletrodo, onde ocorre oxidao, h aumento de massa. 5. Considere uma pilha de prata/magnsio e as semi-reaes representadas abaixo, com seus respectivos potenciais de reduo. Mg2+ + 2e Mg E= 2,37 V Ag1+ + e AgE= + 0,80 V O oxidante, o redutor e a diferena de potencial da pilha esto indicados, respectivamente, em: a) Mg, Ag+, + 3,17 d) Mg+2, Ag, 3,17 b) Mg, Ag+, + 3,97 e) Ag+, Mg, + 3,17 c) Ag+, Mg, + 1,57 6.Algunstrocadoresdecalorutilizamtubosdealumniopormeiodosquaispassaagua utilizadaparaarefrigerao.Emalgumasindstrias,essaguapodecontersaisdecobre. Sabendoqueopotencialpadrodereduoparaoalumnio(Al3+paraAl0)de1,66Ve, para o cobre (Cu2+ para Cu0), de + 0,34 V. Responda Verdadeiro ou Falso. () A gua contendo sais de cobre acarretar a corroso da tubulao de alumnio do trocador de calor. () Na pilha eletroqumica formada, o cobre o agente redutor. () Se a tubulao do trocador fosse feita de cobre, e a gua de refrigerao contivesse sais de alumnio, no haveria formao de pilha eletroqumica entre essas espcies metlicas. ()Ovalor,emmdulo,dopotencialpadroparaapilhaeletroqumicaformadaiguala 1,32V. 7.Aspilhasdenquel-cdmio,queviabilizaramousodetelefonescelularesecomputadores portteis, so baseadas na seguinte reao: Cd(s) + NiO2(s) + H2O(l) Cd(OH)2(s)+Ni(OH)2(s). Considerandoesteprocesso,quantosmolsdeeltronssoproduzidospormoldecdmio consumido? 8.Dadosospotenciaisdeoxidao,Qualoagenteredutormaisfortepresentenatabela acima? porqu? Na0 Na+ + 1e E0 = +2,71 V Ni0 Ni2+ + 2e E0 = + 0,23 V Fe2+ Fe3+ + 1eE0 = - 0,77 V Ag0 Ag1+ + 1eE0 = - 0,80 V Co2+ Co3+ + 1e E0 = - 1,81 V 9.Dadosospotenciaisdereduo,Qualoagenteredutormaisfortepresentenatabela acima? porqu? Pb4+ + 2e- Pb2+ E= +1,67V Pt2+ + 2e- PtE= +1,20V Cd2+ + 2e- CdE= -0,40V Ca2+ + 2e- CaE= -2,87V Li+ + e- LiE= -3,05V 10. Dados os potenciais, Qual o agente oxidante mais forte? porqu? Ca2+ + 2e- CaEred = -2,87V Co2+ Co3+ + 1e Eox= - 1,81 V 11. Considere uma clula de Prata-Glio, cuja as semi-reaes esto descritas abaixo: Ag+ + e- AgE= +0,80V Ga+ + e- Ga E= -0,53V a) Identifique o agente oxidante e o agente redutor. b) Identifique o catodo e o anodo. c) Escreva o diagrama d) Calcule o potencial padro da clula em 25C. e) Calculea energia livre de Gibbs padro da clula em 25C. f) Calcule a constante de equilbrio da clula em 25C. 12. Considere uma clula de Prata-Glio, cuja as semi-reaes esto descritas abaixo: Hg2+ + 2e- HgE= +0,85V Cu2+ + 2e- Cu E= 0,34V a) Identifique o agente oxidante e o agente redutor. b) Identifique o catodo e o anodo. c) Escreva o diagrama d) Calcule o potencial padro da clula em 25C. e) Calcule a energia livre de Gibbs padro da clula em 25C. f) Calcule a constante de equilbrio da clula em 25C. 13. Calcule o Potencial da clula em 25C: Cu|Cu2+(aq, 0,10 molL-1)||Cu2+(aq, 0,010 molL-1)|Cu 14. Calcule o Potencial da clula em 25C: Sn|Sn2+(aq, 0,015 molL-1)||Sn2+(aq, 0,20 molL-1)|Sn 15. Calcule o Potencial da clula em 25C: Sn|Sn2+(aq, 0,20 molL-1)||Sn2+(aq, 0,015 molL-1)|Sn 16.OpotencialmedidoparaclulaZn|Zn2+(aq,0,1molL-1)||Zn2+(aq,xmolL-1)|Zn+0,025V em 25C. Calcule a concentrao x do eletrlito. 17. O potencial medido para clula Ag|Ag+(aq, 0,1molL-1)||Ag+(aq, x molL-1)|Ag -0,014V em 25C. Calcule a concentrao x do eletrlito. 18. Suponha que 2,69 g de um sal de prata desconhecido AgX foram dissolvidos em gua. Foi necessrioumacorrentede3,5Adurante395sparadepositartodaaprata.Quala porcentagem de prata no sal? Dado: MMAg = 107,87g.mol-1 19.Emumaindustriadiariamentesoproduzidos5,0toneladasdeChumbometlicoapartir do oxido de chumbo (II) - PbO. Considerando que a industria produza continuamente por 24h, calcule a corrente utilizada. MMPb =207,2 g/mol. 20.Calculeotempogastoparadepositar5molsdeLtiometlicoapartirdeLiOHutilizando corrente eltrica de 5,0 A. 21.Em um processo de deposio eletroltico que opera 18,75 A, foi necessrio 10h para depositar 1 mol de Mangans metlico. Determine qual xido de mangans (MnxOy) que foi utilizado para produzir o Mn. 22.CalculeaquantidadedeAlumnioproduzidopartirdoAl2O3durante30diasemuma clula eletroltica que opera continuamente com 1,50x103 A. Dado: MMAl(s) = 26,98 g/mol. 23.Emumprocessodefabricaodepainissolares,umafinacamadadeourometlico depositadopartirdetricloretodeouro(AuCl3).Umareade2m2foirecobertacomuma camadade100nmdeespessuraeparaisso,depositou-se3,86gdeourometlicodurante uma hora. Calcule a corrente utilizada. MMAu = 197g/mol. 24. Calcule o Potencial da clula abaixo, em 25C: Dados:Cd2+ + 2e- CdE= -0,40V Cu2+ + 2e- CuE= 0,34V 25. Calcule a concentrao de sulfato de Cromo (II), na clula em 25C abaixo: Dados:Cu2+ + 2e- CuE= 0,34V Cr2+ + 2e- CrE= -0,91V 26. Com base na srie de potenciais de reduo abaixo, responda: Ordem crescente de ERed: Mangans, Zinco, Ferro, Nquel, Hidrognio, Cobre, Prata e Ouro. a) Quais espcies tem carter andico em relao ao hidrognio? b) Entre quais elementos produziro maior diferena de potencial em uma clula voltaica? c) Em relao a corroso do Ferro, escolha um elemento que pode ser usado como metal de sacrifcio. Justifique. 27. Explique a diferena entre baterias primrias e secundrias. 28. Sabendo que a bateria de Nquel-Cdmio produz cerca de 1,25V em condies normais, quantas clulas em srie no necessrias para produzir 30V? 29. Conhecendo a constante de equilbrio (K) de uma reao Redox, possvel prever o potencial padro da clula (E)? qual frmula deveser usada? 30. Conhecendo a energia livre de Gibbs padro (G)de uma reao Redox, possvel prever o potencial padro da clula (E)? qual frmula deve ser usada? 31. Atravs de medidas calorimtricas que determinam a entalpia padro (H) e a entropia padro (S) de uma reao Redox, possvel prever o potenc ial padro da clula (E)? Justifique. 32. Com base na srie de potenciais de reduo abaixo, responda: Ordem crescente de ERed: Ltio, Urnio, Alumnio, Glio, Ferro e Cobalto. a) Quais espcies tem carter catdico em relao ao Glio? b) Entre quais elementos produziro menor diferena de potencial em uma clula voltaica? c) Em relao a corroso do Ferro, escolha um elemento que no pode ser usado como metal de sacrifcio. Justifique. Respostas: 1. a) S8(s) + 16Na(s) 8Na2S(s) b) 2Cr2+(aq) + Sn4+(aq) 2Cr3+(aq) + Sn2+(aq) c) La(s) + 3/2Br2(l) LaBr3(s) 2. a)Cl(g) reduz e I-(aq) oxida. b) H2S oxida e SO2 reduz 3. a) CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) . Carbono oxida e Hidrognio reduz. b) 2CuI(aq) 2Cu(s) + I2(s). Cobre reduz e Iodo oxida. 4. F-V-V-F-F 5. e 6.V-F-V-F 7. 2 mols de e- 8.Na,porquequantomaioropotencialdeoxidao,maiorserasuaforacomoagente redutor. 11. a) Agente oxidante: Ag+; Agente redutor: Gab) Catodo: Ag; Anodo: Ga. c)Ga|Ga+||Ag+|Agd) Ecel = Ecat - Eanod = +0,80V -(-0,53V) = +1,33V e) G= -128,4 kJ f) K = 3,14x1022 13. E = -0,029V 14. E = 0,033V 16. 0,70 mol.L-1 18. 1,54g de Agforam depositados e representam 57,5% da massa do sal AgX. 20. t = 96500s ou 1,11 dias. 21. Foram necessrios aproximadamente 7 mols de e- para produzir 1 mol de Mn. Logo o Nox do Mangans presente no xido Mn7+ e portanto, o oxido utilizado foi o Mn2O7. 22. 363,35kg de Alumnio metlico. 24. E = 0,707V 26. a) Mangans, zinco, ferro e nquel. b)Mangans-ouro. Mangans um forte agente redutor e o ouro um forte agente oxidante. c) Mangans e zinco. Ambos possuem menor potencial de reduo em relao ao ferro. 27.Clulasprimariassoirreversveisenorecarregveis.Clulassecundriasso reversveis e recarregveis. 28. 24 clulas29. possvel,30. possvel, G= -nFEclula