Ministrio da Educao

UNIVERSIDADE TECNOLGICA FEDERAL DO PARAN

Cmpus Curitiba

Lista de Exerccios Eletroqumica

Nome: ____________________________________________________Turma:S21/22 Data de Entrega: 20/03/2014

Disciplina: Qumica (QB70D 2013/2) - Prof Loraine Jacobs

1) A bateria de chumbo usada em automvel constituda de um conjunto de pilhas com eletrodos imersos em uma soluo de H2SO4. As semi-reaes e os potenciais padro de reduo a 25C so:

(aq)SO + Pb(s)e 2 + (s)PbSO -24-

4 E = -0,356V

O(l)H 2 + (s)PbSO e 2 + (aq)SO+ (aq)H 4 + (s)PbO 24--2

4

+

2 E = 1,615V

a) Escreva a equao da reao global e calcule o potencial padro da pilha. b) Indique os nmeros de oxidao do chumbo e do enxofre nas substncias da pilha.

2) Uma das vantagens da utilizao de reagentes oxidantes na purificao da gua, comparando com outros tipos de tratamento, que os produtos da oxidao qumica de compostos orgnicos so apenas o dixido de carbono e a gua. Na tabela a seguir so listados alguns agentes oxidantes com seus potenciais-padro de reduo.

Considerando apenas os parmetros apresentados, fornea o nome do agente que menos eficiente para a oxidao do material orgnico e escreva a equao que representa a semi-reao de reduo desse agente.

3) A figura apresenta uma clula voltaica utilizada para medida de potencial de reduo a 25C. O eletrodo padro de hidrognio tem potencial de reduo igual a zero. A concentrao das solues de ons H+ e Zn2+ de 1,00 mol/L.

Utilizando, separadamente, placas de nquel e de cobre e suas solues Ni2+ e Cu2+, verificou-se que Ni e Cu apresentam potenciais padro de reduo respectivamente iguais a 0,25 V e +0,34 V.

a) Escreva as equaes de reduo, oxidao e global e determine o valor do potencial padro de reduo do Zn.

b) Para a pilha de Ni e Cu, calcule a ddp (diferena de potencial) e indique o eletrodo positivo.

4) Clulas a combustvel geram eletricidade usando reagentes que so fornecidos continuamente. Veculos movidos com essas clulas so solues promissoras para a emisso-zero, ou seja, no so produzidos gases poluentes, uma vez que o nico produto a gua. Considere duas clulas a combustvel, sendo uma alcalina, empregando KOH(aq) como eletrlito, e uma de cido fosfrico, empregando H3PO4(aq) como eletrlito. Com base nas semi-reaes abaixo, calcule o potencial-padro de cada clula.

0,83(aq)2OH(g)H2eO(l)2H

0,00(g)H2e(aq)2H

0,40(aq)4OH4eO(l)2H(g)O

1,23O(l)2H4e(aq)4H(g)O

/VE

22

2

22

22

0

5) As equaes qumicas das semi-reaes, que ocorrem em uma pilha utilizada em aparelhos de audio, so:

ZnO(s) + H2O(l) + 2 e Zn(s) + 2OH (aq) Eo = 0,76V

HgO(s) + H2O(l) + 2 e Hg(l) + 2OH (aq) Eo = + 0,85V a) Qual a equao global e o potencial-padro da pilha? b) Qual dos seguintes xidos, Ag2O, Al2O3, MgO, poderia substituir o HgO nessa pilha? Justifique.

DADOS: Ag+/Ag Eo = + 0,80V; Al3+/Al E = 1,66V Mg2+/Mg Eo = 2,36V

6) Considere as seguintes afirmaes sobre clulas galvnicas. I. O eletrodo com potencial de reduo maior atua como polo positivo. II. Os eltrons circulam do polo positivo para o polo negativo. III. No polo negativo ocorrem semi-reaes de oxidao.

Das afirmativas acima esto corretas: a) Apenas I. b) Apenas II. c) Apenas III. d) Apenas I e III. e) Apenas II e III.

7) A clula a combustvel um dispositivo cujo funcionamento se baseia na reao do oxignio com o hidrognio, formando gua e liberando energia. O gs hidrognio, combustvel da clula, pode ser obtido, dentre outros mtodos, a partir do lcool (metanol ou etanol) em um processo chamado reforma. A reforma do etanol, CH3CH2OH, consiste em seu aquecimento em um reator adequado, com a presena de vapor dgua e de um catalisador, formando-se como produtos o CO2 e o H2. A figura representa um esquema simplificado de uma clula a combustvel, alcalina, usada para gerao de energia eltrica.

Para a clula alcalina ao lado so dadas as equaes das semi-reaes de reduo:

2H2O() + 2e- H2(g) + 2OH

-(aq) E0 = -0,83 V

O2(g) + 2H2O() + 4e- 4OH-(aq) E0 = +0,40 V

Fontes alternativas de energia vm sendo estudadas por diversos pases. No Brasil, a tecnologia de clulas a combustvel vem sendo desenvolvida com o apoio do Ministrio da Cincia e Tecnologia por meio do Programa Brasileiro de Sistemas de Clulas a Combustvel. Num futuro no distante, elas podero ser utilizadas em escala comercial para gerar energia para domiclios, hospitais e bancos, no funcionamento de telefones celulares e at mesmo em substituio aos combustveis fsseis nas frotas de nibus, automveis, etc.

a) Escreva a equao da reao global da clula a combustvel alcalina e apresente os clculos da diferena de potencial dessa pilha.

b) Compare os produtos gerados na utilizao de combustveis derivados do petrleo e na clula a combustvel.

c) Com base nessa comparao, qual a vantagem ambiental da utilizao da clula a combustvel na produo de energia?

8) Qual dos solutos abaixo pode ser utilizado em uma reao de eletrlise da gua para se obter gs hidrognio (H2)

e gs oxignio (O2)?

a) Al(NO3)3

b) AgNO3

c) LiNO3

d) KCl

e) NiCl2

9) Considere o processo de obteno do fluoreto de potssio representado a seguir e responda ao que se pede.

2224 FOHMnFKFHFKMnO

a) Pelo mtodo de oxidao e reduo, obtenha os coeficientes para os compostos da reao, de forma que ela fique devidamente balanceada.

b) Indique os agentes oxidante e redutor na reao.

10) Calcule a massa de prata depositada no ctodo de uma eletrlise de AgNO3, em que a carga eltrica utilizada foi

de 1,93.106C. (Dado: Ag = 108g/mol)[

11) Numa pilha o nodo de zinco tem massa igual a 13g. Considerando que o zinco foi totalmente consumido, qual a

quantidade de carga gerada por essa pilha? (Dado: Zn= 65g/mol)

12) Calcule a massa de metal produzida no ctodo pela eletrlise do KCl durante 3horas, com uso de corrente

eltrica de 20 ampres.

13) Em 1866, Geoge Lenclanch inventou a pilha seca (pilha comum) que atualmente utilizada em brinquedos, relgios, lanternas etc. As pilhas alcalinas so mais utilizadas, hoje em dia, devido ao seu rendimento ser de cinco a oito vezes maior que a pilha comum.

Na pilha alcalina de nquel-cdmio, ocorrem as seguintes reaes:

e2)aq()OH(Cd)aq(OH2)s(Cd 2

)aq(OH2)aq()OH(Nie2)(OH2)aq(NiO 222

A partir das equaes da pilha de nquel-cdmio, escreva a equao global e identifique a reao andica.

14) Dados:

VEMgeMg 37,2 2 02

V34,0E Cu e2Cu 02 Determine:

a) o valor do potencial padro da cela para uma pilha galvnica na qual um eletrodo de cobre imerso numa soluo de Cu2+ 1,0 M e o outro magnsio imerso numa soluo de Mg2+ 1,0 M;

b) o eletrodo que o catodo; c) a equao global para o processo espontneo da pilha;

15) Represente, para cada uma das substncias listadas, as reaes envolvidas no processo de eletrlise gnea,

nesta ordem:

1 dissociao inica

2 reao catdica

3 reao andica

4 reao global

a) NaF

b) CaCl2

c) KBr

d) MgBr2

16) Sabendo que 96500C a carga relativa a 1mol de eltrons. Na eletrlise gnea do CaCl2, com passagem de 8A de eletricidade, durante 5h qual ser a massa a ser depositada no ctodo? 17) Sobre o processo de eletrlise em soluo aquosa do Pb(NO3)2, julgue os itens com V ou F, conforme sejam

verdadeiros ou falsos.

( ) Haver formao de Pb metlico no nodo

( ) Haver formao de gs oxignio no polo positivo

( ) Haver formao de gs hidrognio no ctodo

( ) Haver formao de Pb no polo negativo

( ) O pH da soluo resultante ser menor do que 7

18) O processo de passivao ocorre quando o metal que sofre oxidao protegido por filmes ou xidos metlicos.

Por que a passivao no pode ser utilizada para proteger metais como o Fe?

19) Uma corrente eltrica, de intensidade constante, atravessa uma cuba eletroltica contendo uma soluo 0,1 molar

de AgNO3. Decorridos 10minutos, teremos formado no ctodo e no nodo, respectivamente, as seguintes

substncias:

CTODO NODO

a) H2(g) NO2(g)

b) Ag0 H2(g)

c) Ag0 O2(g)

d) H2(g) O2(g)

e) Ag0 NO3(aq)

20) A eletrlise em srie de uma soluo aquosa de sulfato de zinco e de uma soluo aquosa de iodeto de potssio

esquematizada a seguir.

A respeito deste sistema foram feitas as seguintes afirmaes.

I. Nos nodos (plos +) formam-se zinco metlico e gs hidrognio. II. O volume de gs oxignio (O2) formado no frasco A a metade do volume de gs hidrognio (H2) formado no frasco B. III. A massa de zinco formada no frasco A igual massa de iodo formado no frasco B. IV. A soluo resultante no frasco B apresenta pH > 7. Esto corretas as afirmaes

a) I e III. b) I, II e III. c) II e IV. d) III e IV. e) I, II e IV.

21) Considere duas solues aquosas, uma de NiSO4 e outra de AgNO3. Quando a mesma quantidade de

eletricidade passa atravs das duas solues, depositado 0,1mol de Ni metlico. Com base nesta informao,

podemos determinar que a massa, em grama, de Ag metlica depositada de, aproximadamente:

a) 2,2 b) 5,4 c) 10,8 d) 21,6 e) 43,2

22) Durante o processo de corroso h a oxidao do metal fazendo com que este se deteriore com o tempo. Para

minimizar a corroso, quais so os mtodos eletroqumicos que pode ser utilizados? Explique o funcionamento de

cada um deles.

23) Qual a condio indispensvel para a ocorrncia do processo de corroso?

24) Com o passar do tempo, objetos de prata geralmente adquirem manchas escuras que so pelculas de sulfeto de

prata (Ag2S) formadas na reao da prata com compostos que contm enxofre encontrados em vrios alimentos. Um

dos processos para limpar o objeto escurecido consiste em coloc-lo em um recipiente de alumnio contendo gua e

detergente e aquecer at a fervura. O detergente retira a gordura do objeto facilitando a reao do alumnio da

panela com o sulfeto de prata, regenerando a prata com seu brilho caracterstico.

2 Al + 3 Ag2S Al2S3 + 6 Ag

Sobre o assunto relativo ao texto acima, escreva V para as afirmativas verdadeiras ou F para as afirmativas falsas.

( ) A prata ao adquirir manchas escuras sofre oxidao.

( ) Na reao entre alumnio e o sulfeto de prata, o alumnio o nodo do processo.

( ) A prata possui maior potencial de oxidao do que o alumnio.

( ) A presena do detergente na gua diminui o potencial de oxidao do alumnio.

( ) O alumnio menos reativo do que a prata.

25) Qual o processo e o sinal do plo no nodo:

a) De uma clula galvnica

b) De uma clula eletroltica

26) Dados os metais: Zn, Ag, Au, Mg com seus respectivos potenciais de reduo (- 0,76V), (+ 0,80V), (+ 1,50V) e (-

2,73V); e sabendo-se que:

2H+ + 2e H2 E0 = 0,00 V

a) indique os dois metais que tm possibilidade de reagir com cidos para produzir hidrognio (H2);

b) escreva uma reao de deslocamento, possvel, usando o cido sulfrico.

27) 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 Ag E= + 0,80 V

O oxidante, o redutor e a diferena de potencial da pilha esto indicados, respectivamente, em:

a) Mg, Ag+, + 3,17 b) Mg+2, Ag, - 3,17 c) Mg, Ag+, + 3,97

d) Ag+, Mg, + 3,17 e) Ag+, Mg, + 1,57

28) Dados:

Zn2+ + 2e Zn E = 0,76 V

Cu2+ + 2e Cu E = + 0,34 V

F = 9,65.104C R = 8,314 J.mol-1.K-1

a) Desenhe a pilha de Daniell incluindo uma ponte salina de KCl

b) Indique qual metal ser o ctodo e qual ser o nodo desta pilha

c) Indique a espcie redutora e a espcie oxidante

d) Indique o fluxo de eltrons nesta pilha

e) Considerando que teremos inicialmente soluo de ZnSO4 1 mol/L (soluo incolor) e soluo de CuSO4 1

mol/L (soluo azul), o que se observa quando os dois eletrodos entram em contato com as solues, aps

certo tempo de funcionamento da pilha galvnica?

f) Qual a funo da ponte salina neste processo?

g) Qual a fem (d.d.p) desta pilha?

h) Qual o valor de G desta pilha?

i) Qual o valor de K para esta pilha?

j) Calcule o potencial desta pilha quando a concentrao de ZnSO4 for 1 mol/L e a de CuSO4 for de 0,002 mol/L

29) Observe as afimaes abaixo e assinale V (verdadeira) e F (Falsa)

( ) o processo de eletrlise gnea ocorre espontaneamente estando o eletrlito fundido.

( ) no processo de eletrlise em soluo com eletrodos inertes, soluto e solvente podem sofrer eletrlise.

( ) o nodo de uma clula galvnica o polo positivo responsvel pelo processo de oxidao.

( ) o processo de eletrlise ocorre independente da voltagem cedida pelo gerador.

( ) em uma clula galvnica os eletrodos podem estar no mesmo recipiente e a movimentao dos ons ser

feita apenas por um eletrlito.

( ) o diagrama de uma pilha contendo ponte salina e tendo como eletrodos o eletrodo padro de hidrognio

(EPH) e Cr(VI) reduzido a Cr(III) pode ser representada: Pt(s)|H2(g)|H+||Cr6+|Cr3+

30) Considerando a reao de eletrlise do H2SO4 em soluo aquosa, analisando a tabela de prioridade de descarga

e o esquema abaixo responda:

a) Escreva as reaes de ionizao

Da gua

Do H2SO4

b) Escreva as semi-reaes envolvidas na eletrlise

c) Escreva a equao global do processo

d) Qual ser o gs produzido em A

e) Qual ser o gs produzido em B

f) O meio ao final da eletrlise ser cido, bsico ou

neutro?

31) Qual a massa de Zn depositada em uma barra de ferro em um processo eletroltico com durao de 20min e

corrente de 1,5A (Zn: 65g/mol)

32) Para deposio de um metal X em uma barra de ao foram necessrios 38,6.104C. Qual o nmero de oxidao

do metal X?