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

Quando um material sofre corrosão, é importante avaliar a composição desse material, o meio corrosivo e sob quais condições operacionais ele ficou exposto. De acordo com o tipo de material e o meio corrosivo, a corrosão pode ser química ou eletroquímica.

Associe corretamente o mecanismo de corrosão ao(s) respectivo(s) processo(s) de corrosão.

MECANISMOS DE CORROSÃO

(1) Químico

(2) Eletroquímico

PROCESSOS DE CORROSÃO

( ) Ataque da borracha por ozônio.

( ) Oxidação do ferro exposto ao ambiente.

( ) Ataque do aço inox pelo cloro, em presença de umidade.

( ) Oxidação do aço inox por O₂, em ambiente seco, formando Cr₂ O₃

A sequência correta dessa associação é

Quando dois metais distintos (eletrodos) são imersos em uma solução condutora (eletrólito), produz-se uma célula ou uma pillha galvânica. A diferença de potencial fornecida pela célula pode ser calculada pela equação de Nernst

em que E é a diferença de potencial fornecida pela pilha; E" é o potencial padrão da pilha; R é a constante universal dos gases; n é o número de elétrons envolvidos na semirreação de oxidação ou redução; F é a constante de Faraday, e Q é quociente reacional, o qual fornece a razão entre as atividades dos produtos e dos reagentes envolvidos na reação global da pilha.

Com base no exposto acima, informe se é verdadeiro (V) ou falso (F) o que se afirma a seguir.

( ) Quanto maior for o tamanho da célula, maior será o potencial fornecido.

( ) Os materiais que compõem os eletrodos afetam o potencial gerado pela pilha.

( ) A concentração dos íons em solução não influencia o potencial fornecido pela pilha.

( ) A diferença de pontencial gerada pela pilha varia com a temperatura da célula e com a composição do eletrólito.

De acordo com as afirmações, a sequência correta é

Sempre que se liga um aparelho de CD portátil ou um computador portátil, completa-se um circuito que permite que uma reação química ocorra em uma bateria – uma descendente direta da pilha de Volta de metais e papel. As pilhas e baterias são exemplos de células eletroquímicas.

Considere que uma pilha hipotética de dois metais X e Y tem a seguinte representação simbólica:

X (s) / X²⁺ (aq) // Y²⁺ (aq) / Y (s)

Quantitativamente, os potenciais de redução dos eletrodos foram mensurados em valores de –1,0 V e –3,0 V.

Com base nessas informações, assinale a alternativa em que a característica dessa pilha está incorreta.

A proteção catódica é uma técnica de combate à corrosão, usada como complementar à ação protetora dos revestimentos que, por melhores e mais bem aplicados que sejam, sempre contêm falhas e poros e se tornam deficientes com o tempo. Para a obtenção da proteção catódica, dois sistemas são utilizados, ambos baseados no princípio de injeção de corrente elétrica na estrutura: proteção catódica galvânica e a proteção catódica por corrente impressa. Considerando a necessidade de instalação de anodos de zinco em uma estrutura metálica revestida e submersa em água do mar, calcule a corrente elétrica necessária para sua proteção catódica, em A (Àmpere), sabendo que a estrutura de 100 m² está pintada com um revestimento de eficiência média igual a 90% e que se movimenta em relação à água do mar a uma velocidade de 3 m/s, e assinale a opção correta.

Dados: densidade de corrente elétrica da água do mar = 55 mA/m^2.

             

Em embarcações atracadas no cais, é possível ocorrer um tipo de corrosão devido ao emprego de uma máquina de solda elétrica com aterramento inadequado. Ao se fazer o aterramento da máquina de solda em estruturas metálicas no lado do cais e levar o seu terminal positivo para a execução da solda dentro do navio, obriga-se a corrente a retornar da embarcação, passando pela água, para chegar ao terminal negativo. Nesse caso, o casco da embarcação passa a funcionar como anodo ativo e a corroer. Sendo assim, assinale a opção que apresenta o tipo de corrosão que ocorre no processo descrito.

Considerando a classificação das formas de corrosão segundo a sua morfologia, correlacione os termos técnicos a suas definições e assinale a opção que apresenta a sequência correta.

TERMOS TÉCNICOS

I- Intergranular

II- Dezincificação

III- Empolamento pelo hidrogênio

IV- Transgranular

V- Filiforme

DEFINIÇÕES

( ) A corrosão se processa nos grãos da rede cristalina do material metálico, o qual, perdendo suas propriedades mecânicas, poderá fraturar à menor solicitação mecânica.

( ) É a corrosão que ocorre em ligas de latão, em que se observa o aparecimento de regiões de coloração avermelhada, contrastando com a característica coloração amarela dos latões.

( ) A corrosão se processa entre os grãos da rede cristalina do material metálico, o qual perde suas propriedades mecânicas e pode fraturar quando solicitado por esforços mecânicos.

( ) A corrosão se processa sob a forma de finos filamentos, mas não profundos, que se propagam em diferentes direções e que não se ultrapassam, pois admite-se que o produto de corrosão, em estado coloidal, apresente carga positiva, daí a repulsão.

( ) Corrosão que ocorre quando o hidrogênio atômico penetra no metal e difunde-se rapidamente para regiões com descontinuidades, onde se transforma em hidrogênio molecular, exercendo pressão e originando a formação de bolhas.

A usina de energia de Hellisheidi, na Islândia, vem testando um novo método para combater o aquecimento global: transformar o gás carbônico (CO₂) em pedra. O processo ocorre em duas etapas: primeiro o CO₂ é dissolvido em água em altas pressões (25 bar) e depois injetado no solo numa temperatura de 230 ^oC. A mineralização do gás carbônico ocorre de maneira rápida, devido à reatividade e composição do solo da região, rica em ferro, cálcio e magnésio. As duas etapas da remoção de CO₂ estão esquematizadas de maneira simplificada ao lado.


A remoção desse gás da atmosfera ocorre por:

No ano de 2018, os alunos da EsPCEx realizaram, na aula prática de laboratório de química, um estudo sobre revestimento de materiais por meio da eletrólise com eletrodos ativos, visando ao aprendizado de métodos de proteção contra corrosão. Nesse estudo, eles efetuaram, numa cuba eletrolítica, o cobreamento de um prego, utilizando uma solução de sulfato de cobre II e um fio de cobre puro como contra-eletrodo. Para isso, utilizaram uma bateria como fonte externa de energia, com uma corrente contínua de intensidade constante de 100 mA e gastaram o tempo de 2 minutos. Considerando-se não haver interferências no experimento, a massa aproximada de cobre metálico depositada sobre o prego foi de
Dados: massa molar do cobre = 64 g · mol^-1 ; 1 Faraday = 96500 C · mol^-1

A seguir, são apresentadas algumas semi-reações de redução e seus respectivos potenciais-padrão.

FONTE: ATKINS, P.; PAULA, J. Atkins Físico Química. 7 ed. Rio de Janeiro: LTC, 2003. v. 1. p. 336.

A partir dessas semi-reações, pode-se afirmar que

Considerando-se a equação do potencial do eletrodo E = E₀ + (RT/nF) x ln(a), para que o eletrodo seja considerado de referência, é necessário que:

Verifica-se que na corrosão por polarização os potenciais de eletrodos não se mantêm iguais aos seus valores originais, mas variam em função da corrente circulante. Sobre a corrosão por polarização, é correto afirmar que:

Calcule a f.e.m. de uma célula formada pela imersão de uma lâmina de cobre numa solução de 0,15M de CuSO₄ e um bastão de zinco numa solução de 0,25M de ZnSO₄ e marque a opção correta.

Dados:

Equação de Nernst: E = E₀ + (0,0592/n) x log M

Cu²⁺ + 2e^- = Cu; E₀Cu = 0,34V

Zn²⁺ + 2e^- = Zn; E₀Zn = -0,76V

log(0,15) = -0,82391

log(0,25) = -0,60206

Analise os potenciais padrão dos eletrodos de prata e zinco abaixo.

Ag⁺ + e^- ↔ Ag E° = + 0,7999 V

Zn²⁺ + 2e^- ↔ Zn E° = - 0,763 V

Assinale a opção que apresenta a reação da pilha dos potenciais padrão acima.

Calcule o potencial da célula Zn|ZnSO4||CuSO4|Cu e indique se a reação Zn(s)+ Cu²⁺ -> Zn²⁺ + Cu(s) ocorre de forma espontânea ou não, marcando a opção correta.

Dados: E₀Cu = +0,337V; E₀Zn = -0.763V

Sobre a pilha de corrosão eletroquímica, que é constituída de elementos fundamentais, marque a opção correta.

Algumas ligas sofrem uma deterioração que se realiza preferencialmente em um dos componentes, permanecendo intactos os restantes. Esse modelo de corrosão denomina-se corrosão seletiva. Sendo assim, é correto afirmar que:

Considere as seguintes semirreações de oxirredução e seus respectivos potenciais padrão na escala do eletrodo padrão de hidrogênio (EPH):

I. 2CO₂ + 12H⁺ + 12e^-  ⇌ C₂H₅OH + 3H₂O   E°_I = 0,085V

II. O₂ + 4H⁺ + 4e^-  ⇌ 2H₂O                             E°_II = 1,229V

Assinale a opção que apresenta a afirmação ERRADA sobre uma célula eletroquímica em que a semirreação I ocorre no anodo e a semirreação II, no catodo.

Dentre os processos químicos abaixo, assinale aquele que ocorre em uma única etapa elementar.

Considere que a reação abaixo ocorra em uma pilha.

                               2 Fe⁺⁺⁺ + Cu → Cu⁺⁺ + 2 Fe⁺⁺

Assinale a alternativa que indica o valor correto do potencial padrão dessa pilha.

Dados: 

Fe⁺⁺ → Fe⁺⁺⁺ + e^-                   E⁰ = -0,77 V

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

Células galvânicas (pilhas) são dispositivos nos quais reações espontâneas de oxidorredução geram uma corrente elétrica. São dispostas pela combinação de espécies químicas com potenciais de redução diferentes. Existem milhares de células galvânicas possíveis. Considere as semirreações abaixo e seus respectivos potenciais de redução nas condições padrão (25 °C e 1 atm). 

                             Al³⁺ (aq) + 3 e^- → Al (s)       ΔE°_red = -1,66 V

                            Au³⁺ (aq) + 3 e^- → Au (s)     ΔE°_red = +1,50 V

                            Cu²⁺ (aq) + 2 e^- → Cu (s)     ΔE°red = +0,34 V

Baseado nas possibilidades de combinações de células galvânicas e suas representações esquemáticas recomendadas pela União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC), são feitas as seguintes afirmativas: 

I - a diferença de potencial (d.d.p.) da pilha formada pelas espécies químicas alumínio e cobre e representada esquematicamente por Al(s)|Al³⁺(aq)||Cu²⁺ (aq) |Cu (s) é de +1,52 V (nas condições-padrão);

II - na pilha formada pelas espécies químicas cobre e ouro e representada esquematicamente por Cu (s) |Cu²⁺(aq) || Au³⁺(aq) |Au (s), a reação global corretamente balanceada é:

                                3 Cu (s) + 2 Au³⁺ (aq) → 3 Cu²⁺ (aq) + 2 Au (s)

III - na pilha formada pelas espécies químicas cobre e ouro e representada esquematicamente por Cu (s) | Cu²⁺(aq) || Au³⁺ (aq) | Au (s), o agente redutor é o Cu (s);

IV - a representação IUPAC correta de uma pilha de alumínio e ouro (Al-Au) é Au (s) | Au³⁺(aq) || Al³⁺(aq) | Al (s).

Estão corretas apenas as afirmativas