Questões Militares Sobre eletroquímica: oxirredução, potenciais padrão de redução, pilha, eletrólise e leis de faraday. em química

É correto afirmar que a corrosão

Em meados do século XX, as pilhas alcalinas surgiram como uma alternativa muito mais eficiente energeticamente em comparação às pilhas tradicionais. Como mostra a seguinte figura, a pilha alcalina utiliza os mesmos eletrodos da tradicional, porém o seu eletrólito é uma solução aquosa de hidróxido de sódio concentrada (~30% em massa) contendo uma dada quantidade de óxido de zinco ― daí a denominação alcalina para essa pilha.

Internet:<http://qnesc.sbq.org.br> (com adaptações).

Durante o funcionamento dessa pilha, o

Assinale a opção que apresenta a afirmação ERRADA sobre processos de oxidação e redução.

Numa titulação de oxirredução, 50,00 mL de uma solução ácida de Fe(NO₃)₂ a 0,38 mol⋅L⁻¹ foi titulada com uma solução padronizada de permanganato de potássio a 4,2 × 10⁻² mol⋅L⁻¹ , até que a solução resultante adquirisse leve coloração rósea. Sobre esta titulação, são feitas as seguintes afirmações:
(1) O volume da solução de permanganato de potássio gasto na titulação foi de 100 mL. (2) O menor coeficiente estequiométrico inteiro para Fe²⁺ na reação redox balanceada é 7. (3) No ponto final, o volume total da solução será de 120 mL. (4) Um precipitado sólido de cor esverdeada será observado como produto dessa reação. (5) O número total de elétrons envolvidos na reação redox é 22 milimols. (6) A razão entre os volumes do titulante e do titulado no ponto final é 2,1.
A soma dos números associados às afirmações CORRETAS é igual a

Sejam dadas as reações no equilíbrio envolvidas nos processos de carga e descarga de uma bateria chumbo-ácido e seus respectivos potenciais padrão de eletrodo versus EPH (E^ο ) ou constantes de dissociação ácidas (K_a), todos a 25 °C.


Sabe-se que a bateria converte Pb e PbO₂ em PbSO₄ na descarga e que, em condições normais, o pH da solução eletrolítica é menor que 1.
A respeito dessa bateria, foram feitas as seguintes afirmações:
I. Em condições normais, durante a descarga, a semirreação principal que ocorre no ânodo é a i e, no cátodo, é a iv. II. Em condições normais, o potencial da bateria no equilíbrio pode ser representado por E = 1,93 − 0,06pH + 0,06log III. Em condições padrão, a eletrólise da água sempre acontece. IV. Em pH ∼ 2, os potenciais das semirreações secundárias igualam-se aos potenciais das semirreações principais do ânodo e do cátodo, respectivamente, portanto a eletrólise da água não ocorre quando o eletrólito tem pH > 2.
Considerando apenas argumentos baseados no equilíbrio termodinâmico a 25 °C, está(ão) ERRADA(S) apenas a(s) afirmação(ões)

Num laboratório, um grupo de alunos possui quatro semicélulas montadas, todas em condição padrão de concentração e temperatura, correspondentes às semirreações mostradas no quadro abaixo:

Semicélula Semirreação de redução E⁰ / V

I MnO₂ + 4H⁺ + 2e^- → Mn²⁺ + 2H₂O 1,23

II I₂ + 2e^- → 2I^- 0,54

III Cu²⁺ + 2e^- → Cu 0,34

IV Zn²⁺ + 2e^- → Zn -0,76

Numa dada combinação para montar uma pilha eletroquímica, o valor de diferença de potencial (ΔE) da pilha, no instante em que se ligaram os contatos, foi de 0,69 V.

A combinação utilizada nessa pilha foi entre as semicélulas:

Diferentes marcas de telefones celulares buscam ganhar novos clientes, anunciando que a bateria de seus aparelhos é mais eficiente que a dos concorrentes, por manterem o telefone celular ligado por mais tempo. Quando descarregada, a bateria do celular é conectada a uma rede elétrica para que sua carga seja restabelecida.

Esse processo é um exemplo de:

De acordo com o caso relatado acima, marque a alternativa correta:

Nestes últimos anos, os alunos da EsPCEx têm realizado uma prática no laboratório de química envolvendo eletrólise com eletrodos inertes de grafite. Eles seguem um procedimento experimental conforme a descrição:

- Num béquer de capacidade 100 mL (cuba eletrolítica) coloque cerca de 50 mL de solução aquosa de sulfato de zinco (ZnSO₄) de concentração 1 mol·L^-1. Tome como eletrodos duas barras finas de grafite. Ligue-as com auxílio de fios a uma fonte externa de eletricidade (bateria) com corrente de 2 Ampères. Esta fonte tem capacidade para efetuar perfeitamente esse processo de eletrólise. Uma das barras deve ser ligada ao polo negativo da fonte e a outra barra ao polo positivo da fonte. Mergulhe os eletrodos na solução durante 32 minutos e 10 segundos e observe.

Considere o arranjo eletrolítico (a 25 ºC e 1 atm), conforme visto na figura a seguir:

Dados: 1 Faraday (F) = 96500 Coulomb (C) / mol de elétrons

Acerca do experimento e os conceitos químicos envolvidos são feitas as seguintes afirmativas:

I – Na superfície da barra de grafite ligada como cátodo da eletrólise ocorre a eletrodeposição do zinco metálico.

II – A semirreação de oxidação que ocorre no ânodo da eletrólise é Zn (s) → Zn²⁺ (aq) + 2 e^- .

III – Durante o processo a barra de grafite ligada ao polo positivo da bateria se oxida.

IV – No ânodo da eletrólise ocorre uma reação de oxidação da hidroxila com formação do gás oxigênio e água.

V – A massa de zinco metálico obtida no processo de eletrólise será de 0,83 g.

Das afirmativas feitas, estão corretas apenas

Na mitocôndria, ocorre o processo final das vias de degradação oxidativa, chamado de cadeia de transporte de elétrons. Nesse processo, os elétrons provindos do NADH e FADH₂ são transportados por complexos proteicos dispostos espacial e energeticamente, de modo que formem um gradiente de energia livre, em que o fluxo de elétrons vai do componente de maior energia livre para o de menor. O receptor final dos elétrons é a molécula de oxigênio, que é convertida em água. O potencial redox está relacionado com a energia livre através da relação ΔG = nF(-ΔE), em que ΔG é a variação de energia livre, ΔE é a variação de potencial, n é número de elétrons e F é a constante de Faraday. Na tabela abaixo, são fornecidos alguns componentes presentes na cadeia de transporte de elétrons e os respectivos valores de potencial de redução.


Respeitando o gradiente de energia livre, o fluxo de elétrons deve percorrer a sequência mostrada em: 

Níquel e ouro são metais utilizados para recobrir peças de adorno pessoal, como pulseiras, anéis, brincos etc. Durante 30 min, um sistema de eletrodeposição funcionou em corrente de 0,1 A em duas células eletrolíticas em série, uma contendo solução de Ni(NO₃) ₂ e a outra, contendo solução de Au(NO₃) ₃ , no recobrimento dessas peças.
Considerando a constante de Faraday 9,65 x 10⁴ C.mol^–1 , a massa máxima de níquel e ouro depositadas nesse período de funcionamento do sistema foi, respectivamente, de, aproximadamente,

Uma bateria utilizada em carros elétricos é a de sódio-enxofre, que funciona segundo as seguintes semirreações:

2 Na⁺(eletrólito) + 2 e^–  ➝  2 Na(l)     Eº = –2,71 V S₈ (l) + 16 e^–  ➝ 8 S^2– (eletrólito)    Eº = –0,51 V

O potencial padrão dessa bateria e o número de elétrons transferidos para cada molécula S8 (l), são, respectivamente,

No trecho “Quando estou com a água, não guardo mágoa. Explodo de emoção”, o autor descreve a maneira altamente energética com que sódio metálico reage com água, conforme equação a seguir:

a Na(s) + b H2O(l) c NaOH(aq) + d H2(g)

Na equação balanceada, os valores dos coeficientes estequiométricos a, b, c e d são, respectivamente:

Num laboratório, um grupo de alunos possui quatro semicélulas montadas, todas em condição padrão de concentração e temperatura, correspondentes às semirreações mostradas no quadro abaixo:

Numa dada combinação para montar uma pilha eletroquímica, o valor de diferença de potencial (ΔE) da pilha, no instante em que se ligaram os contatos, foi de 0,69 V.

A combinação utilizada nessa pilha foi entre as semicélulas:

No passado, as cargas das baterias dos celulares chegavam a durar até uma semana, no entanto, atualmente, o tempo entre uma recarga e outra dificilmente ultrapassa 24 horas. Isso não se deve à má qualidade das baterias, mas ao avanço tecnológico na área de baterias, que não acompanha o aumento das funcionalidades dos smartphones. Atualmente, as baterias recarregáveis são do tipo íon-lítio, cujo esquema de funcionamento está ilustrado na figura ao lado.
Quando a bateria está em uso (atuando como uma pilha), o anodo corresponde ao componente:

Considere a pilha de Daniell formada por eletrodos de zinco e cobre imersos em soluções aquosas de ZnSO₄ e CuSO₄, ambas na concentração de 1 mol/L (mol por litro). Os eletrodos se encontram interligados por uma ponte salina, conforme mostra a figura abaixo.


As semirreações que descrevem o processo de oxirredução estão descritas a seguir.
Cu²⁺ (aq) + 2e^- → Cu(s) E⁰_red = + 0,34 V (volts) Zn²⁺ (aq) + 2e^- → Zn(s) E⁰_red = - 0,76 V (volts)
Para o processo descrito, analise as afirmativas abaixo e dê valores Verdadeiro (V) ou Falso (F).
( ) O eletrodo de zinco sofre oxidação e o eletrodo de cobre sofre redução. ( ) A reação de oxidação ocorre no cátodo e reação de redução ocorre no ânodo. ( ) O diagrama de célula do processo é Zn (s)|Zn²⁺(aq)||Cu²⁺(aq)|Cu (s). ( ) Os elétrons fluem do ânodo para o cátodo. ( ) A reação global da pilha é Cu(s) + Zn²⁺(aq) → Cu²⁺(aq) + Zn(s) e a diferença de potencial é 1,10 V (volts).
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta de cima para baixo.

O fósforo branco, substância química cuja estrutura é representada pela fórmula P₄ , é utilizado em algumas munições fumígenas (munições que produzem fumaça). Ele pode ser obtido a partir da fosforita (Ca₃(PO₄)₂), um mineral de fosfato de cálcio, por meio da reação com sílica (dióxido de silício - SiO₂) e carvão coque (C) num forno especial a 1300 ºC.

A equação não balanceada da reação é:

Ca₃(PO₄)₂ (s) + SiO₂ (s) + C (s) → CaSiO₃ (s) + CO (g) + P₄ (s)

Acerca deste processo, são feitas as seguintes afirmativas:

I – Após o balanceamento da equação por oxidorredução, a soma dos coeficientes estequiométricos é igual a 35.

II – O dióxido de silício é uma molécula que apresenta estrutura de geometria molecular angular.

III – O agente redutor do processo é o dióxido de silício.

IV – Neste processo ocorre a oxidação do carbono.

Assinale a alternativa que apresenta todas as afirmativas corretas, dentre as listadas acima.

      Neste ano de 2019, foi realizada pelos alunos da EsPCEx uma prática no laboratório de química envolvendo eletrólise com eletrodos ativos conforme a descrição experimental:

      - Num béquer de capacidade 100 mL (cuba eletrolítica) coloque cerca de 50 mL de solução aquosa de sulfato de cobre II de concentração 1 mol.L^-1. Tome como eletrodos uma barra fina de cobre e um prego de ferro. Ligue-os com auxílio de fios a uma fonte externa de eletricidade com uma corrente contínua de intensidade de 3 Ampères. Esta fonte tem capacidade para efetuar perfeitamente esse processo de eletrólise. O prego deve ser ligado ao polo negativo da fonte e a barra de cobre ao polo positivo da fonte. Mergulhe os eletrodos na solução durante 16 minutos e 5 segundos e observe.

      Considere o arranjo eletrolítico (a 25 ºC e 1 atm) e o sal completamente dissociado, conforme visto na figura a seguir:

      Dado: 1 Faraday (F) = 96500 Coulomb (C) / mol de elétrons

                            

Na discussão apresentada nos relatórios dos diversos grupos de alunos, surgiram as seguintes afirmativas:

I – Na superfície do prego ocorreu a deposição de cobre metálico.

II – Durante o processo a barra de cobre se oxida.

III – A massa de cobre metálico que se depositou na superfície do prego foi de 2,45 g.

IV – A semi-reação de redução que ocorre no cátodo é Cu²⁺ + 2 e^- → Cuº.

V – A reação global é Fe²⁺ + Cuº → Feº + Cu²⁺

Assinale a alternativa que apresenta todas as afirmativas corretas, dentre as listadas acima. 

Um experimento usado nas aulas práticas de laboratório da EsPCEx para compreensão da reatividade química é pautado na reação entre magnésio metálico (Mg⁰) e ácido clorídrico (HCl). Experimentalmente consiste em mergulhar uma fita de magnésio metálico numa solução de concentração 0,1 mol/L de ácido clorídrico. Acerca do processo acima descrito e considerando-se ocorrência de reação, são feitas as seguintes afirmativas:

I – A ocorrência da reação é evidenciada pela formação de bolhas do gás oxigênio.

II – Um dos produtos formados na reação é o óxido de magnésio.

III – O coeficiente estequiométrico do ácido clorídrico, após a escrita da equação da reação corretamente balanceada, é 2.

IV – O agente oxidante dessa reação de oxidorredução é o ácido clorídrico.

V – Considerando a solução inicial do ácido clorídrico de concentração 0,1 mol/L como 100 % ionizado (ácido forte), o pH dessa solução é 2.

Assinale a alternativa que apresenta todas as afirmativas corretas, dentre as listadas acima

Um analista químico realizou um experimento em que utilizou 200 mL de uma solução de concentração 2 mol/L de ácido clorídrico (HCl) para reagir com uma certa massa de bicarbonato de sódio (também denominado de hidrogenocarbonato de sódio). Notou que nem todo o ácido reagiu com essa massa de bicarbonato de sódio, restando um excesso de ácido. Ao final do experimento, ele obteve um volume de 6,15 L de gás carbônico, medidos a 27 ºC e 1 atm. Esse gás carbônico é oriundo da decomposição do ácido carbônico produzido na reação.

Dados: R = 0,082 atm·L·mol^-1·K^-1

T (Kelvin) = t (Celsius) + 273

Esse analista fez as seguintes afirmativas:

I – A equação química balanceada que descreve corretamente a reação citada é:

Na₂CO₃ + 2 HCl → H₂CO₃ + 2 NaCl

II – Para a formação de 6,15 L de CO₂, foram consumidos 21 g de bicarbonato de sódio.

III – É uma reação de oxidorredução e o ácido clorídrico é o agente oxidante.

IV – Se todo esse ácido clorídrico fosse consumido numa reação completa com bicarbonato de sódio suficiente, o volume de gás carbônico produzido seria de 9,84 L.

Assinale a alternativa que apresenta todas as afirmativas corretas, dentre as listadas acima.