Cap. 20 - Potenciais padrão de redução e pilhas

Cap. 20 - Potenciais padrão de redução e pilhas

1.(UDESC) Os principais fenômenos estudados pela eletroquímica são a produção de corrente elétrica, por meio de uma reação química(pilha), e a ocorrência de uma reação química, pela passagem de corrente elétrica(eletrólise). Com relação a esses fenômenos, analise as proposições a seguir.

I: As pilhas comuns são dispositivos que aproveitam a transferência de elétrons em uma reação de oxirredução, produzindo uma corrente elétrica, através de um condutor.

II: Em uma pilha, a energia elétrica é convertida em energia química.

III: O fenômeno da eletrólise é basicamente contrário ao da pilha, pois, enquanto na pilha o processo químico é espontâneo (delta E maior que zero) , o da eletrólise é não espontâneo(delta E menor que zero)

Assinale a alternativa correta

A)Somente a proposição II é verdadeira

B)Somente as proposições I e II são verdadeiras

C)Somente as proposições I e II são verdadeiras

D) Somente a proposição I é verdadeira

E)Todas as proposições são verdadeiras

I: Verdadeira: As pilhas produzem corrente elétrica, como o enunciado já diz, a partir de reações

II: Falsa> A energia química é que é convertida em elétrica

III :Verdadeira: já que os cátions perdem e os ânions ganham ao contrário da pilha

Letra C a correta.

2.Uma célula voltaica utiliza a reação equacionada a seguir e opera a 298 K.

Zn + Ni^2+→Zn^2+  + Ni

Sobre essa célula voltaica, pede-se:

A)a d.d.p da célula sob condições padrão

Energia potencial do zinco=-0.76: observa-se que o zinco oxida

Energia potencial do níquel= -0,25 (reduz)

ZN→ZN^2+  + 2e- (inverte o potencial de redução)

Ni^2+  + 2e-→Ni

Equação global( Zn+Ni^2+→Zn^2+  + Ni

Energia potencial= 0,76-0,25=0,51v

0,51 resposta final

B) A d.d.p da célula sob condições quando [Ni^2+]=0,75 mol/L e a [Zn^2+]=1,5 mol/L

Delta E= Delta E – 0,059v/2 log 1,5/0,75

Delta E= +0,51-0,059v/2 log2

Delta E= +0,51-0,059/2.0,41

Delta E= 0,51-0,024/2

Delta E= 0,51-0,012

Delta E= 0,498v→resposta certa

3.(UNIFAL) Considere a seguinte pilha:

Cu/Cu^2+//Ag^+/Ag

Sabendo que o cobre cede elétrons espontaneamente aos íons Ag^+, é correto afirmar que:

A)A concentração de íons Ag^+ na solução diminui (Verdadeira, pois o Ag^+/Ag é cátodo e isso faz com que a concentração de Ag^+ diminua)

B)A prata é o agente redutor(Falsa, o cobre é ânodo e por isso agente redutor, não a prata.

C) O íon Cu^2+ sofre oxidação. Falsa ( O Cu^2+ é ânodo, consequentemente e o seu íon  não permite alterar o nox

D) o eletrodo negativo ou ânodo terá a sua massa aumentada( Falsa, o cobre cede elétrons como diz a questão, sua massa diminuirá

E) O fluxo de elétrons é: Ag^+→Ag(Falsa, na pilha sai do ânodo pro cátodo, isto é, do cobre para o íon prata.

4.(UFF) A primeira pilha elétrica produzido pelo italiano Alessandro volta, em 1800, consistia em discos de Zn e Ag metálicos, separados por discos de papelão molhados com solução aquosa de cloreto de sódio. Desde então, vários outros modelos e combinações de elementos foram sendo propostos. Uma das pilhas mais simples é a de Daniell, a qual é obtida da montagem adequada das simicélulas

Cu^2+/Cu e Zn^2+/Zn

Dados:

E˚zinco=-0,76

E˚cobre= 0,34

Considerando as informações e os potenciais de redução, assinale a alternativa correta:

A)   O potencial padrão da pilha é de -1,10v

B)   O potencial padrão da pilha é de 0,76v

C)   O ânodo de cobre tem polaridade negativa.

D)   O potencial E˚(Cu/Cu^2+) é 0,34

E)   O ânodo é formado pela semicélula do zinco

(Zn^2+/Zn)= -0,76→oxida e inverte

(Cu^2+/Cu) 0,34

Zn→Zn^2+  + 2e-= 0,76 depois de inverter

Cu^2+  +2e-→Cu=0,34

Reação global( Zn+ Cu^2+→Zn^2+   + Cu= 0,34+0,76

E˚= 1,10v

Obs: Com esse cálculo exclui-se as alternativas A e B

Obs: o ânodo é o zinco, não o cobre, com isso elimina a letra C

Obs: A letra D afirma que o potencial de oxidação é 0,34, enquanto que o correto é o potencial de redução que é 0,34

Obs: letra E correta, zinco é ânodo

RESPOSTA LETRA E

5.(UDESC) A seguir, são dados os potenciais padrões de redução dos metais prata e ferro, a 25˚C.

Ag^+   + 1e-→Ag  E˚= 0,80

Fe^2+   + 2e-→Fe E˚=-0,44

Coloca-se uma barra de prata em uma solução aquosa de FeSO4 1,0mol/L^-1, a 25˚C. Com relação ao que deve ocorrer com o sistema anterior, pode-se afirmar que:

A)A equação global da reação é:

2Ag + Fe^2+→2Ag^+   + Fe

B) A barra de prata deve reagir com FeSO4

C) O FeSO4 deve favorecer a oxidação da prata pela água em presença de oxigênio

D)Sendo a diferença de potencial igual a -0,36v, nas condições padrão, a reação é espontânea

E)Sendo a diferença de potencial -1,24, nas condições padrão, nenhuma reação deve ocorrer.

Variação de energia potencial: final-inicial=cátodo-ânodo

Variação de energia potencial= -0,44-0,80=-1,24

Variação de energia potencial é menor que zero, ou seja não ocorre reação

6. Considerando a tabela a seguir, assinale a alternativa correta:

A)o potencial do par(Li/Li^+) é -3,05(Errada, pois a tabela apresenta os potenciais de redução então o correto seria que o potencial de oxidação fosse 3,05

B)Para 2 mol de Cu^2+, o potencial padrão de redução é igual a 0,68(Errada, pois E˚ de redução de um elemento não muda de acordo com o número de mols

C)O potencial da pilha Li/Li^+//Cu^2+/Cu é igual a 3,93V (Errada, como flui do ânodo pro cátodo: variação de energia potencial seria=cátodo-ânodo=0,34+3,05=3,39

D) O cátion Ag^+ é menos reativo que o cátion Li^+(Errada; A prata reduz mais que o lítio, por isso deve reagir mais

E)Dos elementos citados, o lítio é o que tem o maior potencial de oxidação(Correto, pois é o que menos reduz)

7. Sobre potenciais de redução e potenciais de oxidação, podemos afirmar que:

A)O potencial de redução do ouro metálico é maior que o potencial de redução do ferro metálico. ( errada. Ouro metálico tem potencial de redução=1,40 e o ferro metálico -0,04, isso significa que o potencial de oxidação do ouro metálico é menor

B)O potencial de oxidação do gás flúor é maior que o potencial de oxidação do gás cloro. ( errada. o potencial de redução do flúor é 2,87 e o potencial de redução do cobre é 1,36, isso significa que a oxidação do flúor é menor

C)São iguais para o átomo de hidrogênio( Errada, é o cátion que apresenta potencial de redução

D)O potencial de redução do cátion x²+ é simétrico ao potencial de oxidação do átomo x(Correta, pois um reduz e outro oxida)

E) São propriedades extensivas(errada, são intensivas)

8. Os potenciais dos pares (Al^3+/Al) e (Cu^2+/Cu) são, respectivamente, -1,66V e 0,34V. Calcule a variação de energia livre da pilha galvânica

Dados: F=96.500 C/mol

Achar a equação geral, como o alumínio possui menor potencial redutor eu inverto

Cu^2+   + 2e-→Cu(3)

Al→Al^3+  +3e-   (2)

3Cu^2+   + 6e-→3Cu

2Al→2Al^3+   + 6e-

2Al+3Cu^2+→2Al3^3+  + 3Cu

Pela fórmula

Variação de energia potencial= cátodo-ânodo ou E˚oxi-E˚redutor

Variação de energia potencial= 1,66+0,34= 2,0V

Número de elétrons é=6

Calcular a variação de energia livre= -NF.variação de energia potencial

Variação de energia livre= -6.96.500.2,0V

Variação de energia livre=-1.158C.V=-1,158KJ→RESPOSTA

9.Quando a pilha Al/Al^3+//Ag^+/Ag sofre descarga, podemos afirmar que:

A)[Al3+] decresce

B)[Ag decresce]

C)O potencial de oxidação do alumínio metálico cresce, enquanto o potencial de redução da prata metálica decresce

D) O potencial de redução do alumínio metálico cresce, enquanto o potencial de redução da prata metálica decresce

E) O ânodo sofre aquecimento, enquanto o cátodo sofre resfriamento.

A correta é a letra C, pois na descarga elétrica quem tem maior potencial de redução vai diminuindo o mesmo, e quem tem menor potencial vai aumentando.

10.Para a pilha galvânica descarregada Li/Li^+//Cu/Cu^2+, podemos afirmar que:

Dados:

E˚(Li^+/Li)=-3,05

E˚(Cu^2+/Cu)= 0,34

A)DELTA E˚ maior que zero(errada, pois na descarga delta E˚=0)

B)Delta G˚ menor que zero(errada, pois na descarga delta G˚)

C)Kc maior que zero(correta pois delta E˚= cátodo-ânodo= 0,34+3,05=3,39)

D)não há transferência de elétrons pelo condutor externo(Errada, pois o processo é espontâneo e permite transferência de elétrons)

E) Delta E˚ menor que zero(errada, pois delta E˚)

QUESTÕES EXTRAS:

Potencias padrão de redução e pilhas Cap: 20

 

Questão 1

Baseado na lista de potenciais padrões de redução abaixo, responda qual espécie química entre os íons indicados nas alternativas é o melhor agente oxidante:

a)      Li⁰

b)      Na⁺

c)       Zn²⁺

d)      Cu²⁺

e)      I₂

Alternativa “e”.

Numa pilha, o agente oxidante é o que possui maior tendência de se reduzir, isto é, o que possui maior valor de potencial padrão de redução, que nesse caso é o I₂ (E⁰= + 0,53).

Questão 2

Considere as seguintes semirreações para uma determinada pilha:

Ag⁺ + e- ↔ Ag⁰                                               E⁰= +0,80 V

Mg²⁺ + 2e- ↔ Mg⁰                         E⁰= -2,37 V

a.       Qual é a semirreação de cada eletrodo?

Redução: Ag⁺ + e- ↔ Ag⁰   

Oxidação: Mg²⁺ ↔ Mg⁰+ 2e-

b.Identifique o cátodo, o ânodo, o polo negativo e o polo positivo.

Cátodo (polo positivo): prata; ânodo (polo negativo): magnésio.

 

c.Qual é o valor de ∆E⁰?

∆E⁰ =  E⁰_(cátodo)  -  E⁰_(ânodo)
∆E⁰ = + 0,80 – (-2,37)
∆E⁰ = + 0,80 +2,37
∆E⁰ = + 3,17V

d.Qual é o melhor agente oxidante da pilha?

 O íon Ag⁺, pois seu potencial de redução (E⁰) é maior que o do Mg²⁺.

Questão 3

(Unifesp) A bateria primária de lítio-iodo surgiu em 1967, nos Estados Unidos, revolucionando a história do marca-passo cardíaco. Ela pesa menos que 20g e apresenta longa duração, cerca de cinco a oito anos, evitando que o paciente tenha que se submeter a frequentes cirurgias para trocar o marca-passo. O esquema dessa bateria é representado na figura.

Para esta pilha, são dadas as semirreações de redução:

Li⁺ + e^– → Li                        E⁰= – 3,05 V

I₂ + 2e^– → 2I^–                               E⁰ = + 0,54 V

São feitas as seguintes afirmações sobre esta pilha:

I. No ânodo ocorre a redução do íon Li⁺.

II. A ddp da pilha é + 2,51 V.

III. O cátodo é o polímero/iodo.

IV. O agente oxidante é o I₂.

São corretas as afirmações contidas apenas em:

a) I, II e III.

b) I, II e IV.

c) I e III.

d) II e III.

e) III e IV.

Alternativa “e”.

I. Incorreta, porque no ânodo ocorre a oxidação do Lítio:

Li → Li⁺ + e– (oxidação)

II. Incorreta.

E⁰ = E⁰_maior – E⁰_menor

E0 = + 0,54V – (– 3,05V)

E0 = + 3,59V

III. Correta.

O cátodo é constituído pelo polímero/iodo, porque ele possui maior potencial de redução.

IV. Correta.

I₂ + 2e^– →2I^–

Agente oxidante