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PILHAS GALVÂNICAS L ista 5 2 QUESTÃO 1 (UFU MG) O esquema ilustra uma pilha construída com materiais de fácil obtenção e cuja correta montagem permite o funcionamento de um pequeno aparelho, representado pela letra M. Quando ativada, a pilha produz gás hidrogênio a partir da água e íons magnésio, resultantes da reação do magnésio. Sobre essa pilha, responda ao que se pede. a) Escreva as semirreações que ocorrem no sistema. b) Discorra sobre os cuidados que devem ser tomados com o uso do ácido clorídrico e com a produção do gás hidrogênio pelo dispositivo. QUESTÃO 2 (Univag MT) Analise o esquema que representa uma célula voltaica e as semirreações com seus respectivos potenciais de redução. Zn2+ (aq) + 2e– → Zn (s) E0 = – 0,76 V Ag+ (aq) + 1e– → Ag (s) E0 = + 0,80 V Sobre essa célula voltaica, pode-se afirmar que: a) o eletrodo de prata é o ânodo. b) há diminuição da concentração de Zn2+ na solução aquosa. c) a diferença de potencial medida no voltímetro é de + 0,04 V. d) a placa de zinco não sofre corrosão. e) há deposição de prata metálica na superfície da placa de prata. QUESTÃO 3 (UniRV GO) Considerando as semirreações com os respectivos potenciais de oxidação (em volts) e o esquema a seguir: Zn(s) → 2e– + Zn2+ E = +0,76 Ni(s) → 2e– + Ni2+ E = +0,24 Pb(s) → 2e– + Pb2+ E = +0,13 Os béqueres apresentam soluções dos respectivos íons dos eletrodos. Assinale V (verdadeiro) ou F (falso) para as alternativas. PILHAS GALVÂNICAS L ista 5 2 a) A força eletromotriz do esquema "A" isolado é igual a +0,63 V. b) A força eletromotriz do esquema "B" isolado é igual a +0,52 V. c) A força eletromotriz total como ilustrado é igual a +1,15 V. d) A ponte salina do esquema A só pode ser feita usando sais de Zn ou de Pb. QUESTÃO 4 (PUC SP) Observe a representação da pilha de Daniell: Zn(s) | Zn2+(aq) | | Cu2+(aq) | Cu(s) Sobre essa representação é correto afirmar que I. Zn(s) | Zn2+(aq) é o pólo positivo. II. Cu2+(aq) | Cu(s) é o ânodo. III. O fluxo de elétrons ocorre da semicela da direita para a semicela da esquerda. Assinale a alternativa correta. a) Todas as afirmativas estão corretas. b) Todas as afirmativas estão incorretas. c) Apenas as afirmativas I e II estão corretas. d) Apenas as afirmativas II e III estão corretas. QUESTÃO 5 (UniCESUMAR PR) Considere as seguintes semirreações de redução, nas condições-padrão. Al3+(aq) + 3e– → Al (s) Eº = –1,66 V Mn2+(aq) + 2e– → Mn(s) Eº = –1,18 V Zn2+(aq) + 2e– → Zn(s) Eº = –0,76 V Cd2+(aq) + 2e– → Cd(s) Eº = –0,40 V A reação global da pilha que, nas condições-padrão, apresenta maior diferença de potencial e o valor correto dessa diferença são representados por: a) 2Mn2+(aq) + 3Al(s) → 2Mn(s) + 3Al3+(aq); = ºE 2,84 V b) Zn2+(aq) + Cd(s) → Zn(s) + Cd2+ (aq); = ºE +0,36 V c) 2Al(s) + 3Cd(aq) → 2Al3+(aq) + 3Cd(s); = ºE +1,26 V d) Mn(s) + Zn2+(aq) → Mn2+(aq) + Zn(s); = ºE –1,94 V e) Mn2+(aq) + Cd(s) → Mn(s) + Cd2+(aq); = ºE +1,58 V QUESTÃO 6 (FMSanta Casa SP) A tabela indica a tensão elétrica mínima para colocar em funcionamento cinco diferentes equipamentos. Uma bateria foi montada com quatro pilhas em série. Cada uma dessas pilhas consiste em um dispositivo com eletrodos de níquel e de prata em um meio eletrólito adequado. Os potenciais-padrão desses eletrodos estão indicados nas equações: Ag+ + e– → Ag Eº = +0,80 V Ni2+ + 2e– → Ni Eº = –0,25 V Desprezando a resistência interna das pilhas, o equipamento que funciona com a tensão elétrica mínima igual àquela gerada pela bateria é o de número a) 2. b) 4. c) 3. d) 1. e) 5. QUESTÃO 7 (UCS RS) O amálgama odontológico, utilizado em restaurações dentárias posteriores, é preparado misturando-se uma parte de mercúrio com uma parte de uma liga em pó contendo prata, estanho, cobre e zinco. Em poucos segundos, o amálgama se torna suficientemente maleável para ser moldado e, em mais alguns minutos, ele se solidifica o suficiente para suportar a mastigação dos alimentos. Com esse tipo de restauração, uma pessoa que morder acidentalmente um pedaço de papel alumínio utilizado para embrulhar uma goma de mascar ou um chocolate poderá sentir um choque no dente. Isso acontece porque, simplificadamente falando, forma-se uma célula voltaica PILHAS GALVÂNICAS L ista 5 2 entre o alumínio e o mercúrio presentes na restauração, capaz de gerar potenciais elétricos de centenas de milivolts. Que dor! Considere os seguintes potenciais padrão e, em seguida, assinale a alternativa correta acerca do fenômeno descrito acima. Hg2+ + 2e– Hg E0 = +0,855 V Al3+ + 3e– Al E0 = –1,660 V a) O alumínio é o agente oxidante da célula voltaica em questão. b) O mercúrio é oxidado a Hg2+, sendo o ânodo da célula voltaica em questão. c) A equação global da célula voltaica em questão é dada por: 3 Hg + 2 Al3+ 3 Hg2+ + 2 Al. d) A saliva funciona como ponte salina da célula voltaica em questão. e) O potencial elétrico da célula voltaica em questão é +0,805 V. QUESTÃO 8 (UNESP SP) A pilha Ag-Zn é bastante empregada na área militar (submarinos, torpedos, mísseis), sendo adequada também para sistemas compactos. A diferença de potencial desta pilha é de cerca de 1,6 V à temperatura ambiente. As reações que ocorrem nesse sistema são: No cátodo: Ag2O + H2O + 2e– → 2Ag + 2OH– No ânodo: Zn → Zn2+ + 2e– Zn2+ + 2OH– → Zn(OH)2 Reação global: Zn + Ag2O + H2O → 2Ag + Zn(OH)2 a) Identifique o eletrodo em que ocorre a semirreação de redução. Esse eletrodo é o polo positivo ou o negativo da pilha? b) Considerando a reação global, calcule a razão entre as massas de zinco e de óxido de prata que reagem. Determine a massa de prata metálica formada pela reação completa de 2,32 g de óxido de prata. QUESTÃO 9 (ENEM) Em 1938 o arqueólogo alemão Wilhelm König, diretor do Museu Nacional do Iraque, encontrou um objeto estranho na coleção da instituição, que poderia ter sido usado como uma pilha, similar às utilizadas em nossos dias. A suposta pilha, datada de cerca de 200 a.C., é constituída de um pequeno vaso de barro (argila) no qual foram instalados um tubo de cobre, uma barra de ferro (aparentemente corroída por ácido) e uma tampa de betume (asfalto), conforme ilustrado. Considere os potenciais-padrão de redução: As pilhas de Bagdá e a acupuntura. Disponível em: http://jornalggn.com.br. Acesso em: 14 dez. 2014 (adaptado). Nessa suposta pilha, qual dos componentes atuaria como cátodo? a) A tampa de betume. b) O vestígio de ácido. c) A barra de ferro. d) O tubo de cobre. e) O vaso de barro. QUESTÃO 10 (Faculdade Santo Agostinho BA) Considerando-se o esquema, que representa uma pilha formada por lâminas de chumbo e de zinco, e sabendo-se PILHAS GALVÂNICAS L ista 5 2 que os potenciais-padrão de redução desses metais são respectivamente, –0,13V e –0,76V, é correto afirmar: a) O cátodo da pilha é a lâmina de zinco. b) A diferença de potencial da pilha é –0,63V. c) O zinco perde massa quando a pilha funciona. d) O chumbo oxida-se mais facilmente do que o zinco. QUESTÃO 11 (FAMEMA SP) Considere a seguinte reação: Cu (s) + 2Fe3+ (aq) → Cu2+ (aq) + 2Fe2+ (aq) a) Escreva as semirreações de oxidação (perda de elétrons) e de redução (ganho de elétrons) correspondentes a essa reação. b) Calcule a diferença de potencial-padrão ( )0E correspondente a essa reação (utilize a tabela de potenciais de eletrodo para esse cálculo). Classifique essa razão como espontânea ou não-espontânea. QUESTÃO 12 (FMSanta Casa SP) A bateria de lítio-iodo foi desenvolvida principalmente para ser usada em marca-passos cardíacos, já que é bastanteleve e segura e tem boa durabilidade. As equações de redução das espécies envolvidas na reação da pilha lítio-iodo são: Li+ + e– → Li Eº = – 3,05 V I2 + 2e– → 2I– Eº = + 0,54 V A figura apresenta um esquema simplificado da pilha lítio- iodo. a) Identifique o compartimento em que ocorre o processo de oxidação e o sentido do fluxo de elétrons entre os compartimentos através do circuito elétrico em funcionamento. b) Escreva a equação global da pilha e determine seu potencial-padrão )ºE( . Apresente a resolução. QUESTÃO 13 (FUVEST SP) Um estudante realizou um experimento para avaliar a reatividade dos metais Pb, Zn e Fe. Para isso, mergulhou, em separado, uma pequena placa de cada um desses metais em cada uma das soluções aquosas dos nitratos de chumbo, de zinco e de ferro. Com suas observações, elaborou a seguinte tabela, em que (sim) significa formação de sólido sobre a placa e (não) significa nenhuma evidência dessa formação: A seguir, montou três diferentes pilhas galvânicas, conforme esquematizado. Nessas três montagens, o conteúdo do béquer I era uma solução aquosa de CuSO4 de mesma concentração, e essa solução era renovada na construção de cada pilha. O eletrodo onde ocorria a redução (ganho de elétrons) era o formado pela placa de cobre mergulhada em CuSO4 (aq). Em cada uma das três pilhas, o estudante utilizou, no béquer II, uma placa de um dos metais X (Pb, Zn ou Fe), mergulhada na solução aquosa de seu respectivo nitrato. O estudante mediu a força eletromotriz das pilhas, obtendo os valores: 0,44 V; 0,75 V e 1,07 V. A atribuição correta desses valores de força eletromotriz a cada uma das pilhas, de acordo com a reatividade dos metais testados, deve ser PILHAS GALVÂNICAS L ista 5 2 QUESTÃO 14 (UFPR) O ácido ascórbico é uma das formas da vitamina C que apresenta propriedade antioxidante. Na indústria de alimentos, ele é largamente utilizado como aditivo para prevenir a oxidação. Uma maneira de analisar a quantidade de ácido ascórbico em bebidas é através de uma reação de oxirredução utilizando iodo. Com base nisso, foi montada uma pilha, conforme ilustração abaixo, contendo eletrodos inertes de platina ligados a um voltímetro. Foram mantidas condições padrão (298 K, 1 atm e 1 mol L–1) para o experimento, e no instante em que se fechou o circuito, conectando-se os fios ao voltímetro, o valor de potencial medido foi de 0,48 V. Sabendo que o potencial padrão de redução de iodo a iodeto é de E0 = 0,54 V, o potencial padrão da reação abaixo é: a) 0,03 V. b) 0,06 V. c) 0,24 V. d) 0,48 V. e) 1,02 V. QUESTÃO 15 (UDESC SC) A figura abaixo representa uma pilha formada por uma placa de zinco e outra de cobre, mergulhadas em soluções de seus respectivos sulfatos, conectadas por um fio metálico. Além disso, existe uma membrana porosa que separa os compartimentos das duas meias-células. Sabendo que o potencial padrão de redução a 25ºC, em relação ao eletrodo padrão de hidrogênio, é de +0,34 V para a semirreação Cu2+ (aq) + 2 e– → Cu(s), e de –0,76 V para a semirreação Zn2+ + 2e– → Zn (s), assinale a alternativa incorreta. a) Após certo tempo de funcionamento da pilha, haverá espessamento da placa de cobre e diminuição da massa da placa de zinco. b) No cátodo ocorrerá o processo de redução e no ânodo a oxidação. c) Haverá oxidação na meia-célula do zinco e redução na meia-célula do cobre. d) Durante o processo de oxirredução haverá mobilidade de íons por meio da porcelana porosa. e) Durante o processo de oxirredução haverá fluxo de elétrons da placa de zinco para a placa de cobre por meio da porcelana porosa. PILHAS GALVÂNICAS L ista 5 2 Gabarito 1) Gab: a) 2 H+(aq) + 2e– → H2(g) ou 2H3O+(aq) + 2e– → H2(g) + 2H2O(l) Mg(s) → Mg2+(aq) + 2e– b) Ácido clorídrico: Usar luvas e máscaras por ser corrosivo. Gás hidrogênio: Evitar fontes de calor por ser altamente inflamável e explosivo. 2) Gab: E 3) Gab: VVFF 4) Gab: B 5) Gab: C 6) Gab: C 7) Gab: D 8) Gab: a) O eletrodo em que ocorre a redução é o cátodo, sendo o polo (+) da pilha. b) Zn + Ag2 + H2O → 2 Ag + Zn(OH)2 1 mol –––– 1 mol –––– 2 mol 65,4g –––– 232g –––– 216g 2,32g –––– x Razão 28,0 g232 g4,65 m m OAg Zn 2 == x = massa de prata = 2,16 g 9) Gab: D 10) Gab: C 11) Gab: a) Semirreação de oxidação: Cu0 (s) → Cu2+ (aq) + 2 e– Semirreação de redução: Fe3+ (aq) + e– → Fe2+ (aq) b) Para se obter a equação global (oxidorredução) deve-se somar as semirreações, adequando-as ao balanço das cargas: Cu0 (s) → Cu2+ (aq) + 2 e– – 0,34V 2Fe3+ (aq) + 2 e– → 2Fe2+ (aq) + 0,77V ______________________________________________ 1Cu0 (s) + 2Fe3+ (aq) → 1Cu2+ (aq) + 2Fe2+ (aq) + 0,43V Como o potencial da reação global é positivo, pode-se concluir que a reação é espontânea. 12) Gab: a) O processo de oxidação ocorre no compartimento 1 devido à semirreação fornecida. Li → Li+ + e– O sentido do fluxo de elétrons é do compartimento 1 (anodo) para o compartimento 2 (catodo). b) anodo 2 Li → 2Li+ + 2e– E0 = +3,05 V cátodo I2 + 2e– → 2I– E0 = +0,54 V –––––––––––––––––––––––––––––– 2Li + I2 → 2 Li+ + 2I– V59,3E0 += 13) Gab: A 14) Gab: B 15) Gab: E