Questões de Concurso Comentadas sobre transformações químicas e energia em química

Mesmo em sua simplicidade, a bateria de Volta possibilitou algumas descobertas importantes no campo da eletroquímica: a bioeletroquímica, devido ao debate entre Galvani e Volta, a eletroposição e outras mais. Analise as afirmativas seguintes, relacionadas eletroquímica e marque a alternativa CORRETA.

I. Quando uma espécie química perde elétrons para outra espécie química, ocorre redução.

II. Quando uma espécie química retira elétrons de outra espécie química, ocorre oxidação.

III. O funcionamento de uma pilha provém de reações químicas espontâneas que permitem obter um fluxo de elétrons que percorre um circuito externo.

“É uma ciência voltada para análises das substâncias ou elementos químicos, visando identificá-los e/ou quantificá-los, através de instrumentos ou outros métodos.

Qual a ciência citada acima?

O aquecimento de um balão de São João ocorre pela adição de 900 J de calor. Ao receber este calor, o balão se expande e realiza 422 J de trabalho sobre a atmosfera. Calcule a variação de energia interna e diga se o processo é endotérmico ou exotérmico.

A matéria pode sofrer diversos tipos de transformações. A transformação química sempre há formação de novos materiais, em uma transformação química ocorre:

A diferença entre a energia livre dos produtos e a energia livre dos reagentes em uma reação química, sob condições normais, é chamada de energia livre de Gibbs (Δ𝐆°). A figura abaixo mostra dois diagramas da coordenada de reação onde se pode observar a energia livre de Gibbs.

Figura - Diagramas da coordenada de reação. (Fonte: BRUICE, 2006).

Considere os dois diagramas da coordenada de reação para as reações 1 e 2 mostradas na figura e assinale a alternativa correta que descreve cada uma das reações.

As transformações químicas são ações que resultam na formação de novas substâncias e estão presentes em nosso dia a dia. Analise os fenômenos abaixo e assinale a alternativa correta que contém apenas transformações químicas.

I. O escurecimento de um metal.

II. A destruição da camada de ozônio.

III. A explosão de uma panela de pressão.

IV. A queima da madeira.

Uma das evidências de que os átomos são formados por partículas menores se veio através de experimentação. Sabemos hoje, que o átomo é formado por elétrons, prótons, e outras partículas subatômicas. Sobre a descoberta do elétron, responda a alternativa correta.

Com base nos fundamentos de eletroquímica, analise as assertivas a seguir e assinale V, se verdadeiras, ou F, se falsas.

( ) Na eletrólise ígnea do NaCl, após o processo de dissociação, quando a fonte de energia elétrica é ligada, o cátion (Na+) desloca-se em direção ao cátodo, e os ânions (Cl-) deslocam-se em direção ao ânodo.

( ) Na eletrólise aquosa do NaCl, os cátions H+ sofrem redução e transformam-se no gás H2, e os ânions Cl- sofrem oxidação e transformam-se no gás Cl2.

( ) Pilha é um dispositivo no qual ocorre produção de corrente elétrica a partir de energia química oriunda de uma reação de oxidação e redução.

( ) Na eletrólise ocorre uma reação de oxidação e redução espontânea.

A ordem correta de preenchimento dos parênteses, de cima para baixo, é:

A indústria metalúrgica muitas vezes utiliza células eletrolíticas para realizar reações que não são espontâneas sem a aplicação de corrente elétrica externa. Qual é a corrente elétrica, em C s^-1, necessária para produzir 40 g do metal Cálcio a partir de cloreto de cálcio (CaCl₂) fundido, durante um processo de eletrólise que dura 1,0 x 10⁴ segundos?

Dados: Constante de Faraday F = 9,5 x 10⁴ C mol^-1 Massas molares: Ca: 40 g mol^-1; Cl: 35 g mol^-1

O potencial padrão de uma célula eletroquímica (as vezes chamado de força eletromotriz) é um parâmetro importante para avaliar a espontaneidade da reação redox associada a célula. Qual o potencial padrão, em volts, de uma célula eletroquímica que tem os metais Zn(s) e Bi(s) como eletrodos e opera com a reação global redox 3 Zn (s) + 2Bi³⁺ (aq) ⟶ 3 Zn²⁺ (aq) + 2 Bi (s)?


Dados: potenciais padrão de redução das semirreações:
Zn²⁺ (aq) + 2 e⁻ ⟶ Zn (s) E⁰ = −0,76 V Bi³⁺ (aq) + 3 e⁻ ⟶ B (s) E⁰ = +0,20 V

O calor liberado ou consumido em uma reação química é dado pela sua entalpia de reação (Δ_rH). Duas etapas consecutivas da preparação industrial de ácido sulfúrico são dadas pelas equações químicas 1 e 2 descritas abaixo, juntamente com suas respectivas entalpias de reação. Com base nesses dados, qual é o valor da entalpia da reação 3, em kJ mol^-1? 

A purificação do cobre por meio de eletrólise é um procedimento largamente utilizado nos dias de hoje. Por meio dessa metodologia, é possível obter esse metal com altos graus de pureza.
A célula eletrolítica para purificação do cobre contém solução de sulfato de cobre (CuSO4), o material a ser purificado em um dos eletrodos e outro eletrodo onde se depositará o cobre puro, como representado a seguir:


Disponível em: <https://www.saofranciscodeassis.edu.br/rgsn/arquivos/RGSN04/Refino-do-cobre-por-meio-daeletr%C3%B3lise-DAROSCI-OLIVEIRA-p171-182.pdf> (Com adaptações). Acesso em: 17 abr. 2024.  
Sobre essa metodologia, é correto afirmar que:

Em uma turma de Ensino Médio, o professor resolveu confeccionar uma bateria com materiais de baixo custo, para fins didáticos. Utilizando recipientes coletores, pregos galvanizados, pedaços de grafite e tintura de iodo contendo um pouco de iodeto de potássio, três células galvânicas foram montadas e associadas em série, como visto na figura abaixo:

Os alunos foram convidados a medir a tensão gerada pela bateria com auxílio de um multímetro.

DE ARAÚJO, Sayonara Maria Ferreira et al. Confecção de celas galvânicas com materiais de baixo custo para otimização de aulas sobre reações de oxirredução e eletroquímica no ensino médio. (Com adaptações).

Dados:

Potenciais de redução nas condições em que a bateria foi confeccionada:

I₃^- + 2e^- → 3I^- E = 0,53V

Zn⁺² + 2e^- → Zn E = -0,76V

Qual é o valor mais próximo do esperado para a bateria descrita?

Um químico observa que, durante a dissolução de um certo sal em água, o recipiente em que a solução está sendo preparada se resfria.

A explicação química mais coerente para esse fenômeno é:

Uma célula à combustível pode ser definida como um dispositivo eletroquímico que converte a energia química de um combustível em energia elétrica através de reações de oxidação e redução. Este modelo de geração de energia tem ganhado espaço por apresentar algumas vantagens em relação à queima de combustíveis fósseis, como emissão praticamente nula de gases de efeito estufa, operação silenciosa devido à ausência de engrenagens.







A figura acima mostra o esquema de funcionamento de uma célula operando com H₂ como combustível. Analisando o esquema, durante funcionamento deste dispositivo,

É sabido que o equilíbrio em fase gasosa mostrado abaixo é um processo altamente endotérmico.






Segundo o principío de Le Chatelier, a alteração no sistema que deve ser feita para que equilíbrio favoreça a formação de reagentes é

O biodiesel é produzido a partir de óleos vegetais ou gorduras animais através de um processo químico no qual triacilglicerídeos reagem com um álcool, geralmente metanol ou etanol, na presença de um catalisador. Esse processo resulta na formação de ésteres metílicos ou etílicos de ácidos graxos, que constituem o biodiesel, e glicerol como subproduto. O nome da reação da síntese do biodiesel é 

Os métodos eletroanalíticos abrangem um grupo de métodos analíticos qualitativos e quantitativos baseados nas propriedades elétricas de uma solução do analito quando este faz parte de uma célula eletroquímica. As técnicas eletroanalíticas são capazes de produzir baixos limites de detecção e uma riqueza de informações de caracterização que descrevem sistemas eletroquimicamente acessíveis. Neste contexto, dentre as técnicas eletroanalíticas, a análise baseada na resistência elétrica do analito é a

Leia o texto a seguir.

“Em química, entretanto, a maior parte das reações químicas ocorre em recipientes abertos para a atmosfera e, portanto, em pressão constante de cerca de 1 atm. Esses sistemas podem se expandir ou contrair livremente. Se um gás se forma, ele trabalha contra a atmosfera para ocupar espaço. Embora nenhum pistão esteja envolvido, trabalho é realizado. Nesse sentido, uma função de estado que medisse as variações de energia em pressão constante considerando automaticamente as perdas de energia como trabalho de expansão durante a transferência de calor seria muito útil.”

ATKINS, Peter; LAVERMAN, Leroy; JONES, Loretta. Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. 7. Porto Alegre: Bookman, 2018. [Adaptado].

A função de estado à qual o trecho grifado no texto faz referência é a

Um evaporador de simples efeito está sendo utilizado para concentrar uma solução cuja vazão mássica de alimentação (F) no evaporador é de 10 kg/h. Sabe-se que a entalpia da corrente de alimentação (H_F) é igual a 4 kJ/kg. Essa solução de alimentação, inicialmente, contém 10% de sólidos (x_F), em massa, e deve ser concentrada até atingir 20% de sólidos (x_L), em massa. Para concentrar essa solução, está disponível uma corrente de vapor saturado, cuja entalpia de vaporização (λ_S) é igual a 2 kJ/kg. Esse vapor deve ser utilizado para aquecer a solução, de forma que não haja contato direto entre o vapor de aquecimento e a solução a ser concentrada. O vapor é alimentado no evaporador como vapor saturado, e deixa o evaporador na forma de líquido saturado. A solução, depois de concentrada, é removida do evaporador através de duas correntes: uma corrente líquida (L), e uma corrente vapor (V), cujas entalpias são, respectivamente, iguais a 5 kJ/kg (H_L) e 7 kJ/kg (H_V). Considerando que o sólido a ser concentrado é um composto não-volátil, e que não há troca de calor entre o ambiente externo e o evaporador, a quantidade de vapor (S) que deve ser consumido para realizar a evaporação descrita anteriormente é igual a