1/3

EB: QUÍMICA GERAL/ EQB: QUÍMICA GERAL I

Capítulo 13. Electroquímica Ficha de exercícios 1. Acerte as seguintes equações utilizando o método do ião-electrão:

(a) H2O2 + Fe2+ � Fe3+ + H2O (meio ácido)

(b) Cu + HNO3 � Cu2+ + NO + H2O (meio ácido) (c) Mn2+ + H2O2 � MnO2 + H2O (meio alcalino) (d)Bi(OH)3 + SnO2

2- � SnO32- + Bi (meio alcalino)

2. Calcule a f.e.m. de uma pilha que usa as reacções de meia-pilha Mg/Mg2+ e Cu/Cu2+ a

25ºC. Escreva a equação da reacção de pilha quando esta funciona em condições padrão.

3. Calcule a f.e.m. padrão de uma pilha que usa as reacções de semi-célula Ag/Ag+ e

Al/Al3+. Escreva a equação da reacção de célula quando esta funciona em condições padrão.

4. Preveja se o Fe3+ pode oxidar o I- a I2 em condições padrão. 5. Qual dos seguintes reagentes pode oxidar H2O a O2 (g) em condições padrão? H+ (aq),

Cl- (aq), Cl2 (g), Cu2+ (aq), Pb2+ (aq), MnO4

- (aq) (em solução ácida). 6. Considere as seguintes semi-reacções:

MnO4- (aq) + 8H+ (aq) + 5e � Mn2+ (aq) + 4H2O (l)

NO3- (aq) + 4H+ (aq) + 3e � NO (g) + 2H2O (l)

Preveja se os iões nitrato irão oxidar Mn2+ a MnO4

- em condições padrão. 7. Preveja se as seguintes reacções ocorreriam espontaneamente em solução aquosa a

25ºC. Considere que a concentração inicial de 1.0 M para todas as espécies dissolvidas.

(a) Ca (s) + Cd2+ (aq) � Ca2+ (aq) + Cd (s) (b) 2Br – (aq) + Sn2+ (aq) � Br2 (l) + Sn (s) (c) 2Ag (s) + Ni2+ (aq) � 2Ag+ (aq) + Ni (s) (d) Cu+ (aq) + Fe3+ (aq) � Cu2+ (aq) + Fe2+ (aq)

8. Qual das espécies em cada par é o melhor agente oxidante em condições padrão? (a)

Br2 ou Au3+, (b) H2 ou Ag

+, (c) Cd2+ ou Cr3+, (d) O2 em meio ácido ou O2 em meio alcalino.

9. Qual das espécies em cada par é o melhor agente redutor em condições padrão? (a) Na

ou Li, (b) H2 ou I2, (c) Fe2+ ou Ag+, (d) Br- ou Co2+.

10. Qual é a constante de equilíbrio para a seguinte reacção a 25ºC?

Mg (s) + Zn2+ (aq) � Mg2+ (aq) + Zn (s)

2/3

11. A constante de equilíbrio para a seguinte reacção a 25ºC é 2.69x1012.

Sr (s) + Mg2+ (aq) � Sr2+ (aq) + Mg (s) Calcule Eº para a célula constituída pelas semi-células Sr/Sr2+ e Mg/Mg2+. 12. Use os potenciais padrão de redução para calcular as constantes de equilíbrio para

cada uma das seguintes reacções a 25ºC:

(a) Br2 (l) + 2I- (aq) � 2Br- (aq) + I2 (s)

(b) 2Ce4+ (aq) + 2Cl- (aq) � 2Ce3+ (aq) + Cl2 (g) (c) 5Fe2+ (aq) + MnO4

- (aq) + 8H+ (aq) � Mn2+ (aq) + 4H2O (l) + 5Fe3+ (aq)

13. Que reacção espontânea ocorrerá em solução aquosa, em condições padrão, entre os

iões Ce4+, Ce3+, Fe3+ e Fe2+? Calcule ∆Gº e Kc para a reacção. 14. Dado que Eº = 0.52 V para a redução: Cu+ (aq) + e � Cu (s)

Calcule Eº, ∆Gº e K, para a seguinte reacção a 25ºC: 2Cu+ (aq) � Cu2+ (aq) + Cu (s) 15. Qual o potencial a 25ºC de uma célula constituída pelas semi-células Zn/Zn2+ e Cu/Cu2+

em que [Zn2+] = 0.25 M e [Cu2+] = 0.15 M? 16. Calcule Eº, E e ∆G para as seguintes reacções de célula.

(a) Mg (s) + Sn2+ (aq) � Mg2+ (aq) + Sn (s) [Mg2+] = 0.045 M e [Sn2+] = 0.035 M (a) 3Zn (s) + 2Cr3+ (aq) � 3Zn2+ (aq) + 2Cr (s) [Cr3+] = 0.010 M e [Zn2+] = 0.0085 M

17. Calcule a f.e.m. da célula de concentração:

Mg (s) | Mg2+ (0.24 M) || Mg2+ (0.53 M) | Mg (s) 18. A célula de combustível hidrogénio-oxigénio, foi descrita na secção 19.6. (a) Qual o

volume de H2(g), armazenado à temperatura de 25ºC e à pressão de 155 atm, que seria necessário para fazer funcionar durante 3.0 horas um motor eléctrico que consome uma corrente de 8.5 A. (b) Que volume (em litros) de ar a 25ºC e 1.00 atm terá de passar por minuto na célula para fazer funcionar o motor? Considere que o ar contém 20% em volume de O2 e que este é totalmente consumido na célula. Os outros componentes do ar não afectam as reacções da célula de combustível. Considere que o gás se comporta idealmente.

19. Calcule a f.e.m. padrão da célula de combustível de propano discutida na p.820,

sabendo que ∆Gºf é -23.5 kJ/mol para o propano. 20. A semi-reacção que ocorre num eléctrodo é

Mg2+ (fundido) + 2e � Mg (s) Calcule a massa de magnésio (em gramas) que pode ser produzida ao passar 1.00 F através do eléctrodo.

21. Considere a electrólise do cloreto de bário fundido, BaCl2. (a) Escreva as reacções em

cada eléctrodo. (b) Quantas gramas de bário metálico podem ser produzidas fazendo passar na célula 0.50 A durante 30 min?

22. Tendo apenas em atenção os custos da electricidade, será mais barato produzir por

electrólise uma tonelada de sódio ou uma tonelada de alumínio?

3/3

23. Se os custos da electricidade para produzir magnésio por electrólise do cloreto de magnésio fundido forem 155€ por tonelada de metal, qual será o custo (em euros) da electricidade necessária para produzir (a) 10.0 toneladas de alumínio, (b) 30.0 toneladas de sódio, (c) 50.0 toneladas de cálcio?

24. Uma das semi-reacções na electrólise da água é

2H2O (l) � O2 (g) + 4H+ (aq) + 4e

Suponha que se recolheram 0.076 L de O2 a 25ºC e 755 mmHg. Quantos faraday de electricidade deverão ter passado através da solução?

25. Calcule as quantidades de Cu e Br2 produzidas em eléctrodos inertes fazendo passar uma corrente de 4.50 A através de uma solução de CuBr2 durante 1.0 h.