eletroquímica - exercícios
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REPRESENTAO DE UMA PILHA Uma pilha, segundo a IUPAC, deve ser representada da seguinte forma:
M1
0
M1
x+
M
y+ 2
M
0 2
Para a pilha de DANIELL
Zn
0
Zn
2+
Cu
2+
Cu
0
01) Observando a pilha abaixo, responda: Co Co 2+ Au 3+ Au
a) Quais as semi-reaes? Co 2 e Co Au2+
semi-reao de oxidao semi-reao de reduo
Au 3+ + 3 e -
b) Qual a reao global? 3 Co 6 e 2-
3 Co
2+
2 Au 3+ + 3 e - 2 Au 6 3 Co + 2 Au3+
3 Co
2+
+ 2 Au
(reao global)
Co
Co 2+ Co
Au 3+
Au
c) Quem sofre oxidao?
d) Quem sofre reduo? Au 3+ e) Qual o eletrodo positivo ou ctodo? Au f) Qual o eletrodo negativo ou nodo? Co g) Que eletrodo ser gasto? Co
h) Qual dos eletrodos ter a sua massa aumentada? Au
02) (Covest 2005) Podemos dizer que, na clula eletroqumica: Mg Mg 2+ Fe 3+ Fe
a) o magnsio sofre reduo. b) o ferro o nodo. c) os eltrons fluem, pelo circuito externo, do magnsio para o ferro. d) h dissoluo do eletrodo de ferro. e) a concentrao da soluo de Mg2+ diminui com o tempo.
03) As relaes existentes entre os fenmenos eltricos e as reaes qumica so estudadas: a) na termoqumica. b) na eletroqumica. c) na cintica qumica. d) no equilbrio qumico. e) na ebuliometria.
04) O plo onde saem os eltrons, em uma pilha, : a) ctodo. b) plo positivo. c) nodo. d) o eletrodo que aumenta a massa. e) o que ocorre reduo.
Quanto maior for a medida do potencial de oxidao, maior a tendncia do metal ceder eltrons Quanto maior for a medida do potencial de reduo, maior a tendncia do metal ganhar eltrons
Este potencial, em geral, medido nas seguintes condies: 1 atm, 25C e soluo 1 mol/L Sendo assim, nestas condies, Chamado de POTENCIAL NORMAL DE ELETRODO (E) Esse potencial medido tomando-se como referencial um eletrodo de hidrognio, que tem a ele atribudo o potencial 0,00 V
TABELA DE POTENCIAIS-PADRO DE REDUO (1 atm e 25C)
Para a pilha de Daniell os potenciais so: Zn Cu2+ 2+
+ +
2e2e-
Zn Cu
E = 0,76 V red E = + 0,34 V oxi
Como o cobre tem um maior potencial normal de reduo ele vai ganhar eltrons, sofrendo reduo, e o zinco vai perder eltrons, sofrendo oxidao
01) Conhecendo as seguintes semi-reaes e os seus potenciais padro de reduo abaixo, determine a d.d.p da pilha formada pelos eletrodos indicados: 2+ Sn Sn + 2e E = 0,14 V Ag1+
+ 1e -
Ag
E = + 0,80 V
a) + 0,54 V. b) + 0,66 V.
O potencial de reduo da prata maior que o do estanho A prata sofre reduo e o estanho sofre oxidao
c) + 1,46 V. 1+ 2 Ag + 1e2 d) + 0,94 V. Sn Sn e) + 1,74 V.
2 Ag2+
E = + 0,80 V E = + 0,14 V + 0,94 V
+ 2e -
02) (Covest-2006) O cido ascrbico, mais conhecido por vitamina C, uma substncia que apresenta atividade redox. Sendo o potencial de reduo do cido ascrbico, em pH 7, igual a 0,06 V, podemos compar-lo com outras substncias conhecidas, cujos potenciais de reduo a pH 7 so tambm apresentados:
O2
(g)
Fe (aq) + e + H (aq) + 2 e -
3+
+ 4 e- + H + (aq) Fe (aq) H2(g)
H2O2+
(l)
E = 0,816 V
E = 0,77 V E = 0,42 V
Com base nessas informaes, podemos afirmar que o cido ascrbico deve ser capaz de: cido ascrbico: E = 0,06 V (reduo) a) reduzir o on Fe 3+ b) oxidar o on Fe 2+ c) oxidar o O2. d) reduzir a gua. e) oxidar o on H +
Estes objetos foram recobertos com um metal atravs de um processo qumico chamado de
ELETRLISE
Pode-se dizer que ELETRLISE o fenmeno de decomposio de uma substncia pela ao de uma CORRENTE ELTRICA A eletrlise ocorre com solues onde existam ons ou com substncias inicas fundidas
GERADOR
passar uma corrente eltrica pelo recipiente contendo a soluo, ou a substncia fundida, provocando a reao qumica e liberando as espcies finais nos eletrodos
ELTRONS
Uma fonte de energia faz
+
ELTRONS
+
NIONS
CTIONS
01) As reaes de eletrlise s ocorrem em ONS sistemas que contenham ______________ em movimento. Nessas transformaes h ELTRICA consumo de energia ___________ . Completam-se, respectivamente, com: a) b) c) d) e) tomos e luminosa. molculas e luminosa. molculas e trmica. tomos e eltrica. ons e eltrica.
02) Em correto
um
processo de eletrlise
afirmar que: a) no h passagem de corrente eltrica. b) substncias so apenas oxidadas. c) substncias so apenas reduzidas d) o elemento oxidante doa eltrons. e) oxidao e reduo so sempre simultneas.
Podemos dividir a eletrlise em GNEA e AQUOSA ELETRLISE GNEA Ocorre com a substncia inica na fase lquida (fundida) ELETRLISE AQUOSA Ocorre quando o eletrlito se encontra dissolvido na GUA
Na eletrlise o plo negativo o ctodo e o plo positivo o nodo.ELTRONS
No plo negativo (ctodo) os ctions recebem eltrons (sofrem reduo) e descarregam.x+
+
ELTRONS
GERADOR
+
C
+ x e-
C
No plo positivo (nodo) os nions perdem eltrons (sofrem oxidao) e descarregam.NIONS CTIONS
A
x-
x
e-
A
Eletrlise gnea do CLORETO DE SDIO ( NaCl )No estado fundido teremos os ons + sdio (Na ) e cloreto (Cl ) Plo negativo: Plo positivo: Reao global: 2 Na 2 Cl+
2 Na + + 2 e 2 Na 2 Cl 2 e Cl 2 + 2 e 2 Na 2 e Cl 2
2 NaCl
2 Na + Cl 2
01) No ctodo de uma clula de eletrlise sempre ocorre: a) deposio de metais. b) uma semi-reao de reduo. c) produo de corrente eltrica. d) desprendimento de hidrognio. e) corroso qumica.s n o r t l e nodo + ctodo +GERADOR
e l t o r s n
C
x+
+ x e-
C
nions
ctions
02) A eletrlise de cloreto de sdio fundido produz sdio metlico e gs cloro. Nesse processo, cada on: a) sdio recebe dois eltrons. b) cloreto recebe um eltron. c) sdio recebe um eltron. d) cloreto perde dois eltrons. e) sdio perde um eltron.
Na + Cl Plo negativo: Plo positivo: 2 Na + + 2 e 2 Na 2 Cl 2 e Cl 2
03) O alumnio obtido industrialmente pela eletrlise gnea da alumina (Al2O3). Indique a alternativa falsa: a) O on alumnio sofre reduo. b) O gs oxignio liberado no nodo. c) O alumnio produzido no ctodo. d) O metal alumnio agente oxidante. e) O on O2- sofre oxidao.nodo + s n o r t l e +GERADOR
l e t o r n s
ctodo
Al Plo negativo: Plo positivo:
+3 2 2 O3 +3
nions
ctions
2 Al 3O
+ 6 e 2 Al
2
6 e 3/2 O 2
Na eletrlise aquosa teremos a presena de DOIS CTIONS e DOIS NIONS Neste caso teremos que observar a ORDEM DE DESCARGA DOS ONS PLO POSITIVO A oxidrila descarrega antes que os nions oxigenados e fluoretoNIONS NO-OXIGENADOS
>
OH
>
NIONS OXIGENADOS o F
PLO NEGATIVO O on H + descarrega antes dos ctions dos alcalinos, alcalinos terrosos e alumnioDEMAIS CTIONS
>
H+
>
CTIONS DOS ALCALINOS (1A), ALCALINOS TERROSOS (2A) e Al3+
Na descarga do H +ocorre a seguinte reao: 2 H+
+ 2 e-
H2
Na descarga do OH - ocorre a seguinte reao: 2 OH 2 e H2O + 1/2 O2
Eletrlise aquosa do NaCl ionizao da gua : H2O H dissociao do NaCl :+
+
OH
NaCl Na + + Cl
No nodo (plo positivo) tem prioridade diante do OH o Cl 2 Cl +
2 e
Cl 2+
No ctodo (plo negativo) oH tem prioridade diante do Na H2
2 H + + 2 e
NODO : CTODO :
2 Cl
2 e
Cl 2 H2+
2 H + + 2 e
ficam na soluo os ons Na
e OH
tornando a mesma bsica devido formao do NaOH A reao global que ocorre nesta eletrlise aquosa : 2 NaCl + 2 H2O H2 + Cl2 + 2 NaOH
ELETRLISE AQUOSA DO NaClELTRONS
+
2 Cl 2 e Cl 2 2 H + + 2 e H2
ELTRONS
GERADOR
NODO
+
CTODO
A soluo final apresentaNa+
OH
carter bsico,H+
devido formao do NaOH
Cl
Cl
+
H+ OH
Na
Eletrlise aquosa do CuSO4 Ionizao da gua H2O H+
+ OH
2 OH 2 e Dissociao do CuSO4 CuSO42+
H2O + 1/2 O2
Cu
2+
+ SO4
2
Cu + 2 eCu 2 + Ficam na soluo ospositivo)oeon cprico SO4 No ctodo (plo negativo) a oxidrila No nodo (plo ons H tornando a mesma cida do do H + tem prioridade diante devido tem prioridade diante sulfato formao do H2SO4
01) Quando se faz passar uma corrente eltrica atravs de uma soluo aquosa de iodeto de potssio pode-se verificar que: a) ocorre migrao de K+ para o nodo e I para o ctodo. b) ocorre migrao do H+ para o ctodo e I para o nodo. c) a soluo torna-se cida devido formao de HI. d) a soluo permanece neutra devido formao de H2 e I2. e) h formao de I2 no ctodo.
ionizao da gua : dissociao do KI : Plo negativo: (nodo) Plo positivo: (ctodo) 2 H
H2O H KI K+
+
+
OH
fica na soluo
+ I
+ + 2 e 2 e
H2 I2
2 I
02)Na eletrlise de uma soluo aquosa diluda de cido sulfrico: a) Quais so os gases produzidos? b) O que ocorre com a concentrao da soluo? c) Escreva a equao global. Ionizao da gua: H 2O H ++ OH H2SO4 2H + SO4 +2
Ionizao do cido sulfrico:
Plo negativo: (nodo) Plo positivo: (ctodo)
2 H
+ + 2 e 2 e
H2 O2 + H2O
2 OH
A soluo vai ficando CONCENTRADA em H2SO4
+ 2 H
+ 2 OH H2 + O2 + H2O
Michael Faraday formulou duas leis que regem o aspecto quantitativo da eletrlise
A massa, m, de uma substncia, formada ou transformada numa eletrlise, diretamente proporcional carga eltrica, Q, que atravessa o circuito
Sabe-se que:
Q = i xt
CONSEQENTEMENTE A primeira lei de FARADAY pode ser escrita na seguinte forma:
m = K x i x t
A massa, m, de uma substncia, formada ou transformada numa eletrlise, diretamente proporcional ao equivalente-grama, E, dessa substncia
m = Kx E
Associando as duas leis, teremos: m=KxExQ m=KxExixt 1 96500
A constante K vale: E.i.t 96500
Ento :
m =
01) Uma soluo de cloreto de prata eletrolisada durante 965 segundos por uma corrente eltrica de 1 ampr (A). Qual a massa de prata depositada no ctodo ? Dado: Ag = 108 g / mol
t = 965 s i=1A m=?
E = m=
108 1 108 Ex
= 108 g1 ix
1 965 t
100 96500
m = 1,08 g
A carga total transportada por 1 mol de eltrons de 96500 C e denominada de 1 Faraday (F), em homenagem ao fsico-qumico ingls Michael Faraday1 MOL DE ELTRONSou TRANSPORTA ELTRONS
1 FARADAYou
6,02 x 10
23
96500 C
01) Uma soluo de cloreto de prata eletrolisada durante 965 segundos por uma corrente eltrica de 1 ampr (A). Qual a massa de prata depositada no ctodo ? Dado: Ag = 108 g / mol Pela cuba eletroltica passa: Q = 1 x 965 = 965 C Ag + + 1 e 1 mol 96500 Cou
Ag 1 mol g 108ou
965 C mg 96500 C 108 g 965 x 108 m = 96500
m = 1,08 g
02) Uma carga eltrica de 9650 C eletrolisa uma soluo contendo ons de cobre II. Qual a massa depositada no eletrodo ? Dado: Cu = 63,5 g / mol Cu +2 + 2 e 2 mol 2 x 96500 C 9650 C 2 x 96500 C m = 63,5 x 9650 2 x 96500ou
Cu 1 mol g 63,5 mg 63,5 g m = 3,16 gou