BIOMED - QUÍMICA - CAPÍTULO 24

SAVE OFFLINE

TURMA BIOMEDICINA QUÍMICA CAPÍTULO 24 Conteúdo(s): Capítulo 24 – Eletroquímica I (Pilhas) 01.(CESGRANRIO) Considere a pilha representada abaixo: Cu(s)|Cu2+||Fe3+, Fe2+|Pt(s) Assinale a afirmativa falsa: (A) A reação de redução que ocorre na pilha é Cu2+ + 2e-  Cu(s). (B) O eletrodo de cobre é o anodo. (C) A semirreação que ocorre no catodo é Fe3+  Fe2+ + e-. (D) A reação total da pilha é 2Fe3+ + Cu(s)  2Fe2+ + Cu2+. (E) Os elétrons migram do eletrodo de cobre para o eletrodo de platina. 02.(FEI) Considere as semirreações e os respectivos potenciais padrão de eletrodo constantes da tabela e a pilha a seguir:

Assinale a alternativa correta: (A) na ponte salina os elétrons migram do eletrodo de prata para o eletrodo de chumbo. (B) o eletrodo de prata é o ânodo. (C) a diferença de potencial da célula é 0,54 V. (D) a equação global da pilha é Pb + 2Ag+  Pb2+  2Ag. (E) o pólo negativo da pilha é o eletrodo de prata 03.(FUVEST) ) Na montagem a seguir, dependendo do metal (junto com seus íons) têm-se as seguintes pilhas, cujo catodo (onde ocorre redução) é o cobre: pilha: cobre-alumínio E* (volt): 2,00 pilha: cobre-chumbo E* (volt): 0,47 pilha: cobre-magnésio E* (volt): 2,71 pilha:cobre-níquel E* (volt): 0,59 * diferença de potencial elétrico nas condições padrão

TURMA BIOMEDICINA QUÍMICA Nas condições padrão e montagem análoga, a associação que representa uma pilha em que os eletrodos estão indicados corretamente é: (A) níquel (catodo) - chumbo (anodo). (B) magnésio (catodo) - chumbo (anodo). (C) magnésio (catodo) - alumínio (anodo). (D) alumínio (catodo) - níquel (anodo). (E) chumbo (catodo) - alumínio (anodo) 04.(ENEM) Texto I Biocélulas combustíveis são uma alternativa tecnológica para substituição das baterias convencionais. Em uma biocélula microbiológica, bactérias catalisam reações de oxidação de substratos orgânicos. Liberam elétrons produzidos na respiração celular para um eletrodo, onde fluem por um circuito externo até o cátodo do sistema, produzindo corrente elétrica. Uma reação típica que ocorre em biocélulas microbiológicas utiliza o acetato como substrato. AQUINO NETO. S. Preparação e caracterização de bioanodos para biocélula e combustível etanol/ O . 2 Disponível em: www.teses.usp.br. Acesso em: 23 jun. 2015 (adaptado).

Texto II Em sistemas bioeletroquímicos, os potenciais padrão (E°) apresentam valores característicos. Para as biocélulas de acetato, considere as seguintes semirreações de redução e seus respectivos potenciais:

SCOTI, K.; YU, E. H. Microbial electrochemical and fuel cells: fundamentals and applications. Woodhead Publishing Series in Energy. n. 88, 2016 (adaptado).

Nessas condições, qual é o número mínimo de biocélulas de acetato, ligadas em série, necessárias para se obter uma diferença de potencial de 4,4 V? (A) 3. (B) 4. (C) 6. (D) 9. (E) 15. 05.(UNIRIO) Indique a opção que contém a pilha com a maior diferença de potencial, de acordo com a tabela de potenciais-padrão em solução aquosa, a 25°C, apresentada acima.

ÂNODO/CÁTODO (A) Fe/Cu. (B) Cu/Ni. (C) Cd/Fe. (D) Ni/Cd. (E) Cd/Cu. 06.(UNIRIO) O esquema a seguir representa a pilha ferro-hidrogênio (eletrodo padrão).

TURMA BIOMEDICINA QUÍMICA

O voltímetro indica a força eletromotriz em condições-padrão. O anodo desta pilha e o potencial padrão de redução do ferro são, respectivamente: (A) eletrodo de ferro e -0,44V. (B) eletrodo de ferro e +0,22V. (C) eletrodo de ferro e +0,44V. (D) eletrodo de hidrogênio e -0,44V. (E) eletrodo de hidrogênio e +0,44V. 07.(UFMG) Pilhas a combustível são dispositivos eletroquímicos em que a reação de um combustível com oxigênio produz energia elétrica. O diagrama representa, simplificadamente, uma pilha a combustível, que envolve a reação entre os gases hidrogênio e oxigênio, conforme a equação:

Com relação a essa pilha, todas as afirmativas a seguir estão corretas, exceto: (A) O circuito externo transporta, para o oxigênio, elétrons retirados do hidrogênio. (B) O transporte de carga através da solução é feito por íons. (C) A reação torna iguais os números de oxidação do hidrogênio e do oxigênio. (D) O hidrogênio atua na reação como o agente redutor. 08.(VUNESP) Em maio de 1800, Alessandro Volta anunciou a invenção da pilha elétrica, a primeira fonte contínua de eletricidade. O seu uso influenciou fortemente o desenvolvimento da Química nas décadas seguintes. A pilha de Volta era composta de discos de zinco e de prata sobrepostos e intercalados com material poroso embebido em solução salina, como mostrado a seguir:

Com o funcionamento da pilha, observa-se que os discos de zinco sofrem corrosão. A respeito da pilha de Volta, são feitas as seguintes afirmações: I. nos discos de zinco, ocorre a semi-reação: Zn(s) → Zn2+ + 2 e-. II. os discos de prata são fontes de elétrons para o circuito externo.

TURMA BIOMEDICINA QUÍMICA III. o aumento do diâmetro dos discos empregados na montagem não influencia a tensão fornecida pela pilha. Das três afirmações apresentadas: (A) apenas I é verdadeira. (B) apenas II é verdadeira. (C) apenas I e II são verdadeiras. (D) apenas I e III são verdadeiras. (E) apenas II e III são verdadeiras. 09.(UNIFESP) Ferro metálico reage espontaneamente com íons Pb2+, em solução aquosa. Esta reação é representada por:

Na pilha representada pela figura:

Em que ocorre aquela reação global: (A) os cátions devem migrar para o eletrodo de ferro. (B) ocorre deposição de chumbo metálico sobre o eletrodo de ferro. (C) ocorre diminuição da massa do eletrodo de ferro. (D) os elétrons migram através da ponte salina do ferro para o chumbo. (E) o eletrodo de chumbo atua como ânodo. 10.(PUC) Nas pilhas secas, geralmente utilizadas em lanternas, há um envoltório de zinco metálico e um bastão central de grafite rodeado de dióxido de manganês e pasta úmida de cloreto de amônio e de zinco, conforme a figura a seguir.

As reações são complexas, porém, quando o fluxo de corrente é pequeno, podem ser representadas por:

TURMA BIOMEDICINA QUÍMICA

À medida que a pilha seca vai sendo gasta, há aumento nas massas de: (A) zinco metálico e água. (B) dióxido de manganês e água. (C) sais de amônio e de zinco. (D) zinco metálico e dióxido de manganês. (E) amônia, água, sais de zinco e óxido de manganês III. 11.(UFMG) Na figura, está representada a montagem de uma pilha eletroquímica, que contém duas lâminas metálicas – uma de zinco e uma de cobre – mergulhadas em soluções de seus respectivos sulfatos. A montagem inclui um longo chumaço de algodão, embebido numa solução saturada de cloreto de potássio, mergulhado nos dois béqueres. As lâminas estão unidas por fios de cobre que se conectam a um medidor de corrente elétrica.

Quando a pilha está em funcionamento, o medidor indica a passagem de uma corrente e pode-se observar que: – a lâmina de zinco metálico sofre desgaste; – a cor da solução de sulfato de cobre (II) se torna mais clara; – um depósito de cobre metálico se forma sobre a lâmina de cobre. Considerando-se essas informações, é correto afirmar que, quando a pilha está em funcionamento: (A) nos fios, elétrons se movem da direita para a esquerda; no algodão, cátions K + se movem da direita para a esquerda. (B) nos fios, elétrons se movem da direita para a esquerda; no algodão, elétrons se movem da esquerda para a direita. (C) nos fios, elétrons se movem da esquerda para direita; no algodão, cátions K+ se movem da esquerda para a direita e ânions Cℓ-, da direita para a esquerda. (D) nos fios, elétrons se movem da esquerda para a direita; no algodão, elétrons se movem da direita para a esquerda. 12.(UFSM) Observe a série de atividade dos metais:

TURMA BIOMEDICINA QUÍMICA

Considere o desenho que apresenta uma pilha galvânica constituída de um cátodo de prata metálica e de um ânodo de zinco metálico. As semi-reações de oxidorredução que ocorrem na superfície dos eletrodos são:

Estão corretas: (A) apenas I e II. (B) apenas II e III. (C) apenas III e IV. (D) apenas I e V. (E) apenas IV e V. 13.(UFMG) João e Maria estavam fazendo experiências no Laboratório de Química. Nestas figuras, estão representados, esquematicamente, os materiais então utilizados por eles:

Para facilitar a dissolução de nitrato de cobre em água, João usou uma haste de zinco. No final do experimento, a haste estava corroída e formou-se uma solução incolor e um sólido, que, após algum tempo, se depositou no fundo do recipiente. Maria, por sua vez, utilizou uma haste de cobre para dissolver nitrato de zinco em água. No final do experimento, ela obteve uma solução incolor e a haste manteve-se intacta. Sabe-se que as soluções aquosas de nitrato de cobre (II), Cu(NO3)2, são azuis e que as de nitrato de zinco (II), Zn(NO3)2, são incolores. Considerando-se os dois experimentos descritos, é correto afirmar que: (A) João obteve uma solução aquosa de nitrato de zinco. (B) Maria obteve uma solução aquosa de nitrato de cobre. (C) o cobre metálico é oxidado na dissolução do nitrato de zinco.

TURMA BIOMEDICINA QUÍMICA (D) o precipitado formado na dissolução do nitrato de cobre (II) é zinco metálico. 14.(FUVEST) O cientista e escritor Oliver Sacks, em seu livro Tio Tungstênio, nos conta a seguinte passagem de sua infância: “Ler sobre *Humphry+ Davy e seus experimentos estimulou-me a fazer diversos outros experimentos eletroquímicos... Devolvi o brilho às colheres de prata de minha mãe colocando-as em um prato de alumínio com uma solução morna de bicarbonato de sódio [NaHCO3+ ”. Pode-se compreender o experimento descrito, sabendo-se que objetos de prata, quando expostos ao ar, enegrecem devido à formação de Ag2O e Ag2S (compostos iônicos). As espécies químicas Na+, Al3+ e Ag+ têm, nessa ordem, tendência crescente para receber elétrons. Assim sendo, a reação de oxirredução, responsável pela devolução do brilho às colheres, pode ser representada por: (A) 3Ag+ + Aℓ° → 3Ag° + Aℓ3+. (B) Aℓ3+ + 3Ag° → Aℓ° + 3Ag+. (C) Ag° + Na+ →Ag+ + Na°. (D) Aℓ° + 3Na+ → Aℓ3+ + 3Na°. (E) 3Na° + Aℓ3+ → 3Na+ + Aℓ°. 15.(UERJ) Em um laboratório, construiu-se uma pilha utilizando placas metálicas de estanho e alumínio, e soluções aquosas de sulfato de estanho II e sulfato de alumínio em cada semicélula. As semirreações de redução das espécies presentes na pilha são representadas a seguir:

Apresente a reação global da pilha. Calcule a diferença de potencial da pilha, em volts, e escreva a fórmula química do sal presente na semicélula anódica. 16.(UERJ) Uma pilha galvânica é constituída por duas semicélulas com eletrodos metálicos de magnésio e de estanho e suas respectivas soluções aquosas contendo o sulfato desses metais. As semirreações de redução e os potenciais correspondentes são:

Escreva a reação global da pilha e calcule sua diferença de potencial, em volts. Cite o símbolo do metal que representa o catodo e indique a fórmula do sal presente na semicélula anódica. 17.(UERJ) Em geral, soluções aquosas ácidas de sais do cátion Fe+2 são azul-esverdeadas quando recém-preparadas. Se expostas ao ar atmosférico, tornam-se amareladas. As soluções de cátion Co+2, em condições semelhantes às do cátion Fe+2, não sofrem alteração da cor rósea original. Essas mudanças de coloração em metais de transição devem-se, dentre outros fatores, a mudanças em seus estados de oxidação e, no caso dos íons Fe+2, a alteração é provocada pela ação do oxigênio do ar atmosférico. São fornecidas abaixo as semi-reações de redução, com os respectivos potenciais-padrão:

TURMA BIOMEDICINA QUÍMICA

Escreva a equação química completa e equilibrada que representa a oxidação dos íons ferrosos a íons férricos pela ação do oxigênio. Justifique o fato de as soluções de cobalto serem estáveis frente à ação do oxigênio. 18.(UNICAMP) A figura a seguir representa uma pilha de mercúrio usada em relógios e cronômetros.

As reações que ocorrem nesta pilha são: Zn(s) -> Zn2+(aq.) + 2eHgO(s) + H2O(l) + 2e- -> Hg(l) + 2OH-(aq.) (A) De qual eletrodo partem os elétrons quando a pilha está fornecendo energia? Justifique. (B) Cite duas substâncias cujas quantidades diminuem com o funcionamento da pilha. Justifique. 19.(UFRJ) As pilhas alcalinas têm sido largamente utilizadas devido à sua durabilidade. Um exemplo desse tipo de pilha é a de Níquel-Cádmio, que pode ser representada pela reação:

(A) Escreva a semirreação que ocorre no ânodo dessa pilha. (B) Determine a massa de hidróxido de níquel II produzida quando reagem 6 1023 átomos de cádmio. Dados: Massas Atômicas: Ni = 58,7 u; O = 16 u; H = 1 u. 20.(UNB) O processo de fabricação dos circuitos integrados impressos, usados na construção de microcomputadores, emprega o ácido sulfúrico de alta pureza. Sendo ele um ácido muito forte, o resíduo industrial do processo necessita ser tratado antes de ser lançado no meio ambiente. Calcule, em volts, a diferença de potencial (tensão elétrica) produzida em uma pilha que tenha eletrodos de ferro e de cobre. Para marcar a sua resposta, multiplique o valor calculado por 100 e despreze a parte fracionária do resultado, caso exista.

TURMA BIOMEDICINA QUÍMICA Dados: Fe2+/Fe E° = -0,44V Cu2+/Cu E° = +0,34V