Exercícios sobre pilhas com correção comentada

Para quem quiser se preparar antes de fazer os exercícios, ai está o link do meu vídeo sobre pilhas.
https://www.youtube.com/watch?v=W9keLT1Bc70&list=PLhQ-dD8SrvJJahxSBeSc7VT7KxtvpOiWG&index=5&t=8s
O bom seria fazer um resumo e depois partir para os exercícios. Lembrando, qualquer dúvida manda uma pergunta que eu respondo.

1) Alguns trocadores de calor utilizam tubos de alumínio por meio dos quais passa a água utilizada para a refrigeração. Em algumas indústrias, essa água pode conter sais de cobre. Sabendo que o potencial padrão de redução para o alumínio (Aℓ³⁺ para Aℓ⁰) é de -1,66V e,  para o cobre (Cu²⁺ para Cu⁰), é de +0,34V.

Marque V (verdadeiro) ou F (falso) para as afirmações abaixo.

(    ) A água contendo sais de cobre acarretará a corrosão da tubulação de alumínio do trocador de calor.

(    ) Na pilha eletroquímica formada, o cobre é o agente redutor.

(    ) Se a tubulação do trocador fosse feita de cobre, e a água de refrigeração contivesse  sais de alumínio, não haveria formação de pilha eletroquímica entre essas espécies metálicas.

(    ) O valor, em módulo, do potencial padrão para a pilha eletroquímica formada é igual a 1,32V.

2) Considere que:

Na pilha de Volta, a espécie redutora é a

a) Zn

b) Zn²⁺

c) H⁺

d) Ag

e) H₂

3) A cidade de Fortaleza possui a segunda atmosfera mais agressiva do mundo relativa ao processo de corrosão. Isto tem motivado a realização de pesquisas nos departamentos de química da UFC. Fatores como alta taxa de insolação, velocidade dos ventos, maresia e alto teor de umidade contribuem para este fenômeno. Na formação da ferrugem ocorrem as seguintes reações:

2Fe(s)  à  2Fe²⁺(aq) + 4e^-                            E° = + 0,44 V

2H₂O(ℓ) + O₂(g) + 4e^­  à  4OH^­ (aq)         E° = + 0,40 V

Assinale as alternativas corretas:

01. A reação catódica é uma reação de oxidação que libera elétrons, proporcionando a corrosão do metal.

02. O processo total de corrosão do ferro, apresentado anteriormente, é espontâneo e tem potencial de +0,84V.

04. O alto teor de umidade associado à maresia facilita a formação do eletrólito.

08. A ocorrência na atmosfera de poluentes industriais, tal como o SO₂ contribui para a aceleração da corrosão pela possibilidade da presença do ácido sulfúrico na superfície do metal.

16. Metais com potenciais padrão de redução mais negativos do que o do Ferro são indicados para serem utilizados como eletrodos de sacrifício, isto é, se oxidam preferencialmente ao ferro. 

Soma (          )

4) Na seção de "materiais elétricos e construção", Tomás lembrou a Gabi que as pilhas de seu gravador estavam fracas. Gabi afirmou que, na descarga das pilhas, ocorre a reação global

Zn + 2MnO₂ + 2NH₄⁺ à Zn²⁺ + 2MnO(OH) + 2NH₃

Você pode ajudá-los; portanto, assinale a alternativa correta em relação às espécies que constituem os pólos dessa pilha.

5) Dados os potenciais de oxi-redução a seguir,

Ag⁺ + 1e^-  à  Ag⁰              E⁰= +0,80V

Fe⁺² +  2e‑  à  Fe⁰            E⁰= -0,44V

Al⁺³  +  3e^-  à  Al⁰            E⁰= -1,66V

Cu⁺² +  2e^- à  Cu⁰            E⁰= +0,34V

é correto afirmar que;

01) Uma pilha formada por um eletrodo de ferro em contato com uma solução contendo íons Fe⁺², e um eletrodo de prata em contato com uma solução contendo íons Ag⁺, ligados por uma ponte salina, apresenta um potencial padrão de +1,24V.

02) Na mesma pilha da alternativa anterior ocorrerá a oxidação da prata com formação de Ag⁺.

04) A reação 2Al⁰ + Fe⁺² à 2Al⁺³ + Fe⁰ é espontânea.

08) Uma lâmina de alumínio mergulha em uma solução 1mol/L de CuSO₄ apresentará a formação de um depósito de cobre metálico dobre ela.

16) O alumínio (Al⁰) é um redutor mais forte do que o ferro (Fe⁰).

Soma = (      )

6) (Unesp) O funcionamento de uma pilha de combustível é baseado nas semi-reações a seguir, cada uma delas representada com o respectivo potencial padrão de redução, E⁰:

2H₂O(ℓ) + 2e^­ à H(g) + 2OH^­ (aq)             E⁰ = -0,828 V

1/2O₂ (g) + H₂O(ℓ) + 2e^­ à 2OH^­(aq)       E⁰ = 0,401V

Levando-se em conta estas informações, afirma-se:

I)   A reação global da pilha de combustível é  H₂(g) + 1/2O₂(g)  à  H₂O(ℓ)

II)  O hidrogênio sofre oxidação no processo.

III) A diferença de potencial desta pilha de combustível, em condição padrão, é igual a 1,229V. 

Estão corretas as afirmações:

a) I, apenas.

b) II, apenas.

c) I e II, apenas.

d) II e III, apenas.

e) I, II e III

7) (Cesgranrio) Dados os potenciais - padrão de redução:

Aℓ⁺³ + 3e  à  Aℓ (-1,66 V)

Fe⁺² + 2e  à  Fe (-0,44 V),

a ddp da pilha Aℓ ; Aℓ⁺³ ; Fe⁺² ; Fe, em condições padrão, é:

a) 2,10 V

b) 1,32 V

c) 1,22 V

d) 1,08 V

e) 0,88 V

8) (Cesgranrio) O esquema adiante representa uma célula voltáica com eletrodos de alumínio e cobalto.

Observe a seguir as semi-reações e seus potenciais padrão de redução:

Aℓ³⁺ + 3e à Aℓ⁰ (E¡ = -1,66V)

Co²⁺ + 2e à Co⁰ (E⁰ = -0,28V)

No caso de a célula estar em funcionamento, pode-se afirmar que:

I - A força eletromotriz (F.E.M) da cédula será 1,38 volts.

II - O agente redutor da célula será o Aℓ⁰.

III - O agente oxidante da cédula será o Co⁰.

IV - O fluxo de elétrons na cédula se dará do eletrodo de alumínio para o cobalto.

V - A solução de Co(NO₃)₂ se concentrará.

Assinale a opção que indica apenas as afirmativas corretas:

a) I e III.

b) II e III.

c) IV e V.

d) I, II e IV.

e) II, IV e V.

9) (Fei) Considere as semi-reações e os respectivos potenciais padrão de eletrodo constantes da tabela e a pilha a seguir:

Assinale a alternativa correta:

a) na ponte salina os elétrons migram do eletrodo de prata para o eletrodo de chumbo

b) o eletrodo e prata é o ânodo

c) a diferença de potencial da célula é 0,54V

d) a equação global da pilha é Pb + 2 Ag⁺ à Pb²⁺ + 2 Ag

e) o polo negativo da pilha é o eletrodo de prata

10) (Ufmg) Os metais possuem diferentes tendências de sofrer corrosão, um processo natural de oxidação. A corrosão pode ser relacionada com a facilidade de obter os metais a partir de seus minérios. Essas informações estão representadas no diagrama, para alguns metais:

Com relação ao exposto, assinale a afirmativa FALSA.

a) A maior facilidade de um metal sofrer corrosão corresponde a uma maior dificuldade para obtê-lo a partir de seu minério.

b) A prata, a platina e o ouro são considerados metais nobres pela dificuldade de oxidar-se.

c) Os metais com maior facilidade de oxidação são encontrados na natureza na forma de substâncias simples.

d) O zinco metálico é o mais reativo entre os metais listados.

RESPOSTAS

1) (verdadeira) Pelos potencias padrões de redução, o cobre reduz, então virá sólido quando colocado em contato com alumínio sólido que vira aquoso.

(falsa) o cobre irá reduzir, logo é o agente oxidante.

(verdadeira) para formar pilha, o cobre deve iniciar oxidado e o alumínio deve iniciar metálico.

(falsa) Para calcular a FEM, é o potencial maior – o potencial menor. 0,34 – (- 1,66) = 0,34 + 1,66 = 2,00 V

2) 

A espécie redutora é a espécie que oxida, a espécie que tem o maior potencial de oxidação é o zinco, mas para oxidar o zinco deve passar de sólido para aquoso, ou Zn à Zn²⁺.

Então a espécie redutora é o Zn sólido.

LETRA A

3)

Fazendo o AONDE, o ânodo libera elétrons, então a afirmação 1 está errada.

Para calcular a FEM devemos usar o maior potencial – menor potencial, mas na equação da água, ela já está invertida e o potencial já foi invertido (olhe a posição dos elétrons da água, eles estão na esquerda da reação, o que mostra que a equação já está invertida) então 0,44 + 0,4 = 0,84 V. A afirmação 2 está correta.

Com a umidade o processo de corrosão é acelerado, pois tem água líquida e ferro sólido, como as equações pedem no início, afirmação correta.

A presença de um ácido acelera a reação pois facilita a troca de elétrons, afirmação correta.

Quanto menor o potencial de redução, maior a tendência de oxidar, então se for colocado um metal com potencial de redução menor que o do ferro, ele irá oxidar no lugar d ferro, servindo como metal de sacrifício, afirmação correta.

SOMA 30

4) 

Primeiro devemos ver quem oxida e quem reduz.

O zinco sofre oxidação da reação demonstrada acima, passando de Zn⁰ para Zn⁺², então se aplica para ele o AONDE, que representa o ânodo.

Logo o MnO₂ deve sofrer redução, sendo o cátodo

LETRA D

5)

Para calcular a FEM, devemos subtrair o maior potencial do menor potencial, como foi pedida uma pilha de ferro com prata, devemos calcular 0,8 – (- 0,44) = + 1,24 V, afirmação correta.

Nesta pilha formada a prata reduz, então não ocorre a sua oxidação, afirmação incorreta.

Para que uma pilha seja espontânea, a FEM formada deve ser positiva, então para está pilha montada, devemos ver quem reduz, e este deve apresentar o maior potencial de redução. Nesta pilha o ferro reduz, e o seu potencial é maior que o do alumínio, então a FEM formada também pode ser calculada com FEM = Ered de quem reduz – Ered de quem oxida,                FEM = - 0,44 –(- 1,66) =  + 1,22 V, afirmação correta.

Neste caso é pedido que o alumínio inicie sólido e o cobre inicie aquoso. Quem inicia sólido é sempre o que irá oxidar, logo ele deve apresentar um menor potencial de redução, e o outro, que iniciar aquoso deve apresentar uma maior potencial de redução. Analisando os poteciais do alumínio e do cobre, o potencial do cobre é maior que o potencial do alumínio. Afirmação correta.

Um redutor mais forte seria o eletrodo que apresenta o maior potencial para oxidar, ou o menor potencial para reduzir. Entre o ferro e o alumínio, o alumínio apresenta menor potencial para reduzir, logo ele será um melhor redutor, pois ele irá oxidar. afirmação correta

Soma 29

6) 

I – Para fazer a reação global da pilha devemos analisar os potenciais padrão de redução. A equação que apresentar o menor potencial de redução deve ser invertida.

1/2O₂ (g) + H₂O(ℓ) + 2e^­ à 2OH^­(aq)

H(g) + 2OH^­ (aq) à 2H₂O(ℓ) + 2e^­

Depois de copiar as equações, devemos equilibrar os elétrons.

Nesta equação os elétrons já estão equilibrados, logo só nos resta cortá-los. Mas não esqueça que devemos cortar tudo que é igual de um lado com o outro lado, como mostrarei abaixo com cores diferentes.

Afirmação correta.

II – No processo o NOX do hidrogênio passa de 0 para +1 (oxidou), pois elementos simples (sozinho) o NOX sempre é zero e quando o hidrogênio está com alguém, que não seja da família 1, o seu NOX é +1.

Afirmação correta.

III – Para calcular o a FEM da pilha é só fazer FEM = Ered ↑ - Ered ↓

FEM = 0,401 – (- 0,828) = 0,401 + 0,828 = 1,229 V.

Afirmação correta.

LETRA E 

7)

Para cacular a FEM devemos fazer  FEM = Ered ↑ - Ered ↓

FEM = - 0,44 – (- 1,66) => FEM = - 0,44 + 1,66

FEM =  1,22 V

LETRA C

8)

O cobalto apresenta o maior potencial de redução, então para o outro, o alumínio aplicaremos o AONDE

Al = ânodo, oxida, polo negativo, doa elétrons, e a sua massa diminui, pois oxida. Passa de Al⁰ para Al⁺³

Para o cobalto aplicaremos o CRPRE

Co = cátodo, reduz, polo positivo, recebe elétrons, então a sua massa aumenta, pois reduz. Passa de Co⁺² para Co⁰

I – Para calcular a FEM utilizaremos FEM = Ered ↑ - Ered ↓

FEM = - 0,28 – (- 1,66) => FEM = - 0,28 + 1,66 => FEM = 1,38 V, afirmação correta.

II – O alumínio Al⁰ oxida, logo é o agente redutor, afirmação correta.

III – A reação com cobalto inicia com Co⁺², logo ele é o agente oxidante, não o Co⁰, afirmação incorreta.

IV – O alumínio é o ânodo, então ele doa elétrons para o eletrodo de cobalto, afirmação correta.

V – Para a solução de Co(NO₃)₂ aumentar a concentração, o Co deve oxidar para formar o Co⁺² que faz parte desta substância, mas o Co é reduzido, passando de Co⁺² para Co⁰, que é o oposto da afirmação, afirmativa incorreta.

LETRA D

9)

a) a ponte salina serve para transportar os cátions e não os elétrons. Errada

b) o potencial padrão de redução da prata é maior, então para ela devemos aplicar o CRPRE, lodo a prata é o cátodo e não o ânodo. Errada

c) Para calcular a FEM devemos fazer FEM = Ered ↑ - Ered ↓, FEM = 0,80 – ( - 0,13) = 0,8 + 0,13 = 0.93 V, não 0,54 V. Errada

d) Para montar a equação global da pilha devemos manter a equação que apresenta o maior potencial de redução e inverter a outra, sempre equilibrando os elétrons.

2Ag⁺ + 2é à 2Ag

Pb             à Pb⁺² + 2é

2 Ag⁺ + Pb à 2 Ag + Pb⁺²

Certa.

e) A prata reduz, então aplicamos para ela o CRPRE, então quem reduz é o polo positivo.

10)

     a)       Quanto mais um metal sofrer oxidação, ele se transforma em uma substância iônica, que depois terá que ser transformada em metal novamente, dificultando a sua obtenção. Correta

     b)      Quanto menor o potencial de oxidação, menor a sua reatividade, então ele se conserva sem corroer, se tornando mais nobre. Correta

     c)       Está é o oposto da letra a, pois quanto maior o seu potencial de oxidação, mais ele reage e ele tem a tendência de ser encontrado na forma de íons, em substâncias iônicas. Falsa

d)    Sim, o zinco tem maior potencial de oxidar, então é mais reativo. Correto