Eletroqumica Niemeyer, L.1*; 1 Colgio e Curso PENSI Pr IME II

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1. Rea es de Oxirr eduo 1.1 Definio Uma reao de oxidao um processo em que h a perda de eltrons por uma espcie. Essa perda de eltrons acarreta no aumento do nmero de oxidao desse tomo. Ex1:

Zn(s) ! Zn

2+(aq) + 2e

"(CM )

J as reaes de reduo representam o processo contrrio, isto , a reduo do nmero de oxidao devido ao ganho de eltrons por um certo tomo.

Cu2+(aq) + 2e

(CM ) Cu(s)

Essa diviso em duas semirreaes, uma de reduo e outra de oxidao, um artifcio didtico para melhor compreender o fenmeno da oxirreduo, uma vez que um processo no independente do outro devido conservao de cargas numa reao qumica. Obs: CM uma notao utilizada para indicar Circuito Metlico, que explicita que os eltrons no esto em soluo, mas sim sendo transferidos de um polo a outro do circuito atravs do filamento que os une.

1.2 Mtodo do on-eltron Devido a escrita recorrente das semirreaes na eletroqumica o mtodo de balanceamento mais adequado para muitos problemas o mtodo do on-eltron, que se preocupa com o balano de massas e cargas em cada uma das semirreaes, bem como no processo global. Esse procedimento se resume em 4 etapas: #1: Escrita das semirreaes; #2: Balano de carga adicionando H+ ou OH-, dependendo do meio; #3: Balano de massa adicionando H2O para ajustar as quantidades de oxignio e hidrognio; #4: Escrita da reao global. Ex2: Balanceie a reao que representa a titulao em meio cido de xido ferroso com KMnO4. #1: Escrita das semirreaes:

Oxidao

2FeO(s) ! Fe2O3(s) + 2e

"(CM )

Reduo

MnO4

! +5e! " Mn2+ As semirreaes escritas acima s representam o processo de perda ou ganho de eltrons sem haver a preocupao com o balanceamento em si, que iniciar no prximo passo. #2: Balano de cargas com H+ (meio cido):

2FeO(s) ! Fe2O3(s) + 2e

"(CM ) + 2H

+(aq)

MnO4

(aq) +5e

(CM) +8H

+(aq) Mn

2+(aq)

Note que agora tanto o lado esquerdo quanto o direito das duas reaes est com a mesma carga, porm, o nmero de tomos de um certo elemento ainda no o mesmo em ambos os lados das reaes. #3: Balano de massa adicionando H2O:

2FeO(s) + H2O( l ) ! Fe2O3(s) + 2e

"(CM ) + 2H

+(aq)

MnO4

!(aq) +5e

!(CM ) +8H

+(aq) " Mn

2+(aq) + 4H2O( l )

#4: Escrita da reao global:

10FeO(s) +5H2O( l ) ! 5Fe2O3(s) +10e

"(CM ) +10H

+(aq)

2MnO4

!(aq) +10e

!(CM ) +16H

+(aq) " 2Mn

2+(aq) +8H2O( l )

Somando as duas semirreaes e cancelando o que aparece tanto no reagente como no produto:

10FeO(s) +6H

+(aq) + 2MnO4

!(aq) " 5Fe2O3(s) + 2Mn

2+(aq) +3H2O( l )

E a reao est finalmente balanceada. 2. Pilhas (Clulas Galvnicas) 2.1 Definio e partes elementares As pilhas so, por definio, dispositivos que convertem energia qumica em energia eltrica. Essa transformao se d por meio da separao do agente redutor e do agente oxidante e obrigando a carga transferida na reao de

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oxirreduo (eltrons) a passar por um circuito gerando assim corrente. Essencialmente uma pilha ou clula galvnica composta por dois eletrodos (polos em que ocorrem as semirreaes), sendo o ctodo o eletrodo em que ocorre a reduo (polo positivo), e o nodo, onde acontece a oxidao (polo negativo). A definio do sinal dos eletrodos se d devido ao sentido da corrente, uma vez que a corrente sempre percorre o circuito da regio positiva para a negativa.

Fig. 1 Sentido da corrente.

Com o intuito de aumentar a vida til de uma pilha comum utilizar-se uma ponte salina: geralmente um tubo vtreo ou acrlico preenchido com um gel de eletrlitos (sais), que mantm os eletrodos com suas respectivas polaridades por um tempo maior devido ao fluxo de eletrlitos no sentido contrrio ao dos eltrons, isto , o eletrodo que perde eltrons receber os nions presentes na ponte salina para compensar essa perda de cargas negativas na oxidao; bem como o eletrodo que recebe eltrons atrair os ctions.

Fig. 2 Representao esquemtica do funcionamento da ponte

salina.

2.2 Potencial padro de eletrodo No estudo de circuitos corriqueiro usar que o local de onde parte a corrente, e por conseguinte, onde chegam os eltrons a regio de maior potencial. Da mesma maneira, se faz na eletroqumica. O potencial de reduo de um eletrodo definido como:

E =

! " GnF

Em que ! G a energia livre de Gibbs da semirreao, n o nmero de mols de eltrons envolvidos na semirreao e F a constante de Faraday (mdulo da carga de um mol de eltrons : 96500C). Essa definio anloga definio de potencial em fsica, pois:

U =

Wq

Em que W o trabalho e q a carga. Naturalmente, nF a carga total dos eltrons, portanto igual a q, e a variao da energia livre de Gibbs o trabalho de no expanso, isto , o trabalho eltrico. O potencial padro definido por:

E0 = E([X] =1mol / L;pi =1atm;T = 25

oC) Sendo [X] a concentrao de qualquer espcie participante da reao e pi a presso parcial de qualquer gs presente. comum interpretar-se o potencial de reduo como a tendncia a receber eltrons (reduzir), e o sinal positivo nessa grandeza indica sua espontaneidade, bem como o contrrio sua no espontaneidade (tendncia a oxidar). Isso se deve ao seguinte fato:

! G < 0 " E > 0# (espontneo)

! G > 0 " E < 0# (no # espontneo) (20)

A tabela 1 abaixo resume os valores de alguns potenciais padro de reduo.

Rea o E0(V )

F2 + 2e! " 2F ! 2,87

H2O2 + 2H+ + 2e! " 2H2O 1,77

MnO4! +8H + +5e! " Mn2+ + 4H2O 1,51

O2 + 4H+ + 4e! " 2H2O 1,23

Ag+ + e! " Ag 0,799

Fe3+ + e! " Fe2+ 0,771

2H + + 2e! " H2 0,000

Fe2+ + 2e! " Fe ! 0,44

Li+ + e! " Li ! 3,03

Obs: O eletrodo de hidrognio tem, por definio, o potencial de reduo e, por conseguinte o de oxidao, nulo. Cada um dos eletrodos possui um potencial de reduo caracterstico da reao que l ocorre, no entanto, numa pilha o que move os eltrons de um polo para o outro a diferena de potencial. Portanto, toda pilha possui uma diferena de potencial padro, que consiste na soma algbrica dos potenciais das semipilhas, isto :

! E0 = E0redu o( )c todo " E0redu o( ) nodo = E0redu o( )c todo + E0oxida o( ) nodo

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Em que o potencial de oxidao de um eletrodo obtido simplesmente invertendo o sinal do potencial de reduo. . Ex3: Para a pilha montada com os seguintes eletrodos:

E0(Cu2+ |Cu) = 0,337V

E0(Ag+ |Ag) = 0,799V

Calcule o potencial padro da pilha e indique quem o ctodo e o nodo. O eletrodo com o maior potencial de reduo ser o ctodo e outro o nodo, portanto o ctodo o eletrodo de prata. As semirreaes que ocorrem so:

Cu Cu2+ + 2e (0,337V)2Ag+ + 2e 2Ag(0,799V)

Como o potencial no uma funo de estado (depende do caminho atravs do qual o processo realizado) no obedece a lei de Hess, ou seja, ao multiplicar a segunda reao por 2 para ajustar o nmero de eltrons perdidos e ganhos no se deve multiplicar o potencial da reao por 2 tambm . Sendo assim:

! E0 = E0( )

Ag+" E0( )

Cu2+= 0,462V

Como visto, os potenciais fornecem a tendncia de uma certa substncia oxidar ou reduzir. A partir disso pode-se estabelecer sries eletroqumicas que sintetizam esse resultado sem que seja preciso a consulta a uma tabela de potenciais todas as vezes. Srie de Reatividade dos Metais Simplificada:

1A > 2A > Al > Fe> H > Cu > Ag > Au Srie de Reatividade dos Metais no to Simplificada :

Li > K > Ba > Sr > Ca> Na > Mg >

Al > Mn > Zn > Cr > Fe> Co> Ni >

Sn > Pb > H2 > Sb > Bi > Cu > Hg >

Ag > Pd > Pt > Au

Srie de Reatividade dos nions Simplificada:

Haletos> OH > Oxigenados

Srie de Reatividade dos nions no to Simplificada :

F! > Cl! > Br ! > I ! > OH ! > NO3

! > SO4!

Em que a reatividade representada pela tendncia a sofrer oxidao, tanto para os metais quanto para os nions.

2.3 Notao Muitas vezes representa-se uma pilha com as seguintes semiclulas: Ctodo:

Rn+ + ne! " R

nodo:

M ! Mn+ + ne"

Com a seguinte notao: M | Mn+ || Rn+ | R Em que separa-se o reagente do produto por uma barra e as semirreaes por duas. Alm disso, o nodo sempre representado antes do ctodo. Existem casos em que so explicitados um catalisador tambm, o que deve ser feito sempre antes ou depois da reao em si, como por exemplo: Pt | H2 | H

+ || H+ | H2 | Pt Em que a platina somente o catalisador do processo. Cabe ressaltar que somente o que separa reagente de produto a barra nica e os eletrodos a barra dupla.

2.4 Pilha de Daniel

Fig. 3 Representao esquemtica da clula de Daniel. A clula de Daniel representada pelos seguintes eletrodos: Zn(s) | ZnSO4(aq) || CuSO4(aq) | Cu

2.5 Pilhas mais comuns As principais pilhas so dividas em duas grandes categorias: clulas primrias, so as que possuem reaes de oxirreduo irreversveis e, por isso, no podem ser recarregadas; clulas secundrias, que podem ser recarregadas a partir da passagem de corrente atravs delas. Exemplos de clulas primrias so a pilha seca e a de mercrio, j de secundrias so a de chumbo, a de nquel-cdmio e a clula combustvel. Pilhas Secas (Clulas de Lechlanche) As pilhas secas possuem esse nome porque no possuem gua pura em sua composio, mas sim uma pasta de NH4Cl, MnO2 e carbono entre os eletrodos.

Fig. 4 Representao esquemtica da clula de Lechlanche

Ctodo:

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2MnO2(s) + 2NH4

+(aq) + 2e

!(CM ) " Mn2O3(s) + 2NH3(g) + H2O( l )

nodo:

Zn(s) ! Zn

2+(aq) + 2e

"(CM )

As clulas secas tm um tempo de vida curto porque o NH4Cl causa a corroso do envoltrio de zinco, mesma que no esteja em uso. Costumam ter um potencial entre 1,25V e 1,5V. Clulas de Mercrio Ctodo:

HgO(s) + H2O( l ) + 2e

!(CM ) " Hg( l ) + 2OH

!(aq)

nodo:

Zn(Hg) + 2OH ! (aq) " ZnO(s) + H2O( l ) + 2e

!(CM )

O potencial desse tipo de pilha mantm-se constante em 1,35V aproximadamente durante todo o tempo de vida, j que no possui ons com concentrao variando. Comumente utilizada em relgios. Bateria de Chumbo As baterias so formadas por um aglomerado de clulas galvnicas. A voltagem total dada pela soma de cada uma das pilhas. As baterias de chumbo so formadas por seis clulas conectadas em srie em que cada uma delas gera uma ddp de 2V, logo tm um potencial total de 12V.

Fig. 5 Representao esquemtica da bateria de chumbo.

Ctodo:

PbO2(g) + HSO4

!(aq) +3H

+(aq) + 2e

!(CM ) " PbSO4(s) + 2H2O( l )

nodo:

Pb(s) + HSO4

!(aq) " PbSO4(s) + H

+(aq) + 2e

!(CM )

Clula Combustvel Ao contrrio das demais pilhas, a clula combustvel tem uma alimentao contnua de reagentes (o combustvel e o comburente) e apresenta uma eficincia alta. No entanto, tem um alto custo associado e, por isso, no mais difundida. Um excelente exemplo desse tipo de clula a de hidrognio-oxignio.

Fig. 6 Representao esquemtica da clula combustvel.

Ctodo:

O2(g) + 2H2O( l ) + 4e

!(CM ) " 4OH

!(aq)

nodo:

2H2(g) + 4OH

!(aq) " 4H2O( l ) + 4e

!(CM )

Define-se a eficincia termodinmica como:

! = " G

" H

3. Eletrlise O processo de eletrlise um processo no espontneo no qual se converte energia eltrica em energia necessria para a realizao de uma reao qumica. A eletrlise divide-se em 2 tipos: gnea e em meio aquoso. A eletrlise gnea a que ocorre sem a presena de gua e os reagentes se encontram no estado lquido. Alm disso, cabe ressaltar que: nesse tipo de processo a passagem de uma corrente induz uma reao no espontnea a ocorrer e, por conseguinte, o fluxo de eltrons se d no sentido contrrio ao das clulas galvnicas e, por isso, o ctodo o polo negativo e o nodo o positivo. 3.1 1a Lei de Faraday A massa de qualquer substncia formada ou consumida num eletrodo diretamente proporcional carga eltrica que passa pelo eletrlito. Ex.4: Uma soluo de sal de um metal de massa atmica 112 foi eletrolisada por 150 minutos com uma corrente 0,15A. A massa do metal depositado foi de 0,783mg. Determine a massa equivalente e a valncia do metal no sal. t =150! 60= 9000s Q = 0,15! 150! 60=1350C Como no se sabe a valncia do metal, tem-se que um mol desse metal necessitam de n mols de eltrons para ser reduzido. Sendo assim: 1350C ! ! ! ! ! 0,783g

n " 96500C ! ! ! ! 112g

n = 2

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Dessa forma: Z = meq =1122

= 56

3.2 Segunda Lei de Faraday As massas de diferentes substncias, formadas ou consumidas pela mesma quantidade de carga obedecem ao princpio da equivalncia. Ex.5: Durante a eletrlise de uma soluo aquosa de NaCl, 10,3g de cloro liberado. Calcule o volume de hidrognio que ser liberado da gua acidulada, a 20oC e 740mmHg de presso, quando a mesma quantidade de corrente for utilizada na eletrlise do NaCl. Pela segunda lei de Faraday:

noEq( )H2 = n

oEq( )Cl2

Logo:

nH2 2 = nCl2 2

nH2 = nCl2=

10,371

A partir da equao de Clapeyron:

V =

nH2 RT

P= 3,582L

3.3 Potencial de Eletrodo Equao de Nernst Anteriormente, foi visto como se calcular o potencial padro de um eletrodo. No entanto, conforme o consumo se d na pilha natural que as concentraes se modifiquem, bem como as presses parciais ou mesmo a temperatura. A partir da equao que fornece a energia de Gibbs numa situao qualquer:

G = G0 + RTlnQ

Q o coeficiente de equilbrio no estado desejado. Substituindo da definio de potencial, possvel obter:

E = E0 RT

nFlnQ

Que fornece o potencial de uma pilha numa situao qualquer, a partir do potencial padro, da temperatura e das concentraes (ou presses parciais) dos participantes da reao. Outras formas comuns de encontrar a equao acima so:

E = E0 2,303 RT

nFlogQ

A 298K:

! E = ! E0 "

0,0592n

logQ

Como no equilbrio ! G = 0 , temos ! E = 0 . Alm disso, Q=K. E isso fornece uma maneira de calcular o potencial padro a partir da constante de equilbrio:

! E0 =

0,0592n

logK

Obs: Bem como anteriormente

! E = Eredu o( )c todo " Eredu o( ) nodo = Eredu o( )c todo + Eoxida o( ) nodo . Com isso, o coeficiente de equilbrio deve ser escrito como:

! M n+ + " R # ! M + " Rn+

Q =[M ]! [Rn+ ]"

[M n+ ]! [R]"

Em que as atividades das substncias gasosas devem ser colocadas em termos de presso parcial e as de slidos unitria. Obs: Uma outra abordagem comum escrever a equao de Nernst para cada uma das semirreaes e depois usar a definio de potencial. Ex.6: O potencial observado na clula a 298K:

Pt | H2 (1atm) | H+ (3! 10

" 4M ) || H+ (M1) | H2 (1atm) | Pt de 0,154V. Calcule M1 e o pH da soluo catdica. Essa questo interessante pois mostra que uma clula pode ter os mesmos eletrodos tanto no ctodo quanto no nodo, basta que suas concentraes difiram entre si, que haver um fluxo de eltrons entre os dois polos at que as concentraes se igualem, ou seja, o equilbrio se estabelea. A esse tipo de pilha d-se o nome de clula de concentrao. As semirreaes so dadas por: Ctodo:

12

H2(g) H+

(aq ) + e

(CM )

nodo:

H+(aq ) + e

!(CM ) "

12

H2(g)

Como sabemos, nessa notao utilizada o primeiro a ser representado sempre o nodo. Dessa maneira, aplicando a equao de Nernst:

! E = ! E0 "0,0592

nlog

pH2( ) nodo # (3#10" 4)pH2( )c todo # (M1)

$

%

&&

(

))

Mas a reao de reduo/oxidao do hidrognio, por definio, tem potencial padro nulo (basta olhar a tabela de potenciais no texto). Alm disso, as presses dadas so 1atm. Dessa maneira, substituindo na equao acima:

0,154= !

0,05921

log3" 10! 4

M1

#

$%&

(

Dessa forma, M1 = 0,121M. E, por conseguinte, pH = 0,917. Nota: possvel que se esteja pensando: como eu vou saber que tenho que escrever as semirreaes da maneira que foi feito e no dessa forma: Ctodo:

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H2(g) ! 2H

+(aq) + 2e

"(CM )

nodo:

2H+(aq) + 2e

!(CM ) " H2(g)

possvel verificar que as respostas seriam as mesmas. Verificar isso fica de exerccio para o leitor. Nvel 01 01. (IIT)

Se Eo Fe2+| Fe = -0,441V e Eo Fe3+ | Fe2+ = 0,771V, determine o potencial padro da reao

Fe+ 2Fe3+ ! 3Fe2+ .

02. (IIT)

Numa clula de Ag-Zn, a reao global dada por:

Zn(s) + Ag2O(s) ! ZnO(s) + 2Ag(s)

Sabendo que:

! Gof (Ag2O(s) ) = " 11,21kJ / mol

! Gof (ZnO(s) ) = " 318,3kJ / mol

Determine o potencial dessa pilha.

03. (IIT)

Uma corrente de 3,7A passa por um eletrodo de nquel com uma soluo 2M de nitrato de nquel durante 360min. Qual ser a molaridade da soluo ao fim da eletrlise? (Massa molar Ni = 58,70)

04. (IIT)

Uma certa soluo aquosa de sulfato de cobre (II) eletrolisada a cobre metlico depositado. Se uma corrente constante foi utilizada durante 5h e 404mg de cobre foram obtidos, qual o valor da corrente utilizada?

05. (IIT)

Quanto tempo levar para que 2g de cobre sejam depositados a partir de uma soluo de sulfato de cobre utilizando-se uma corrente de 5A?

06. (IIT)

Calcule o potencial da seguinte clula galvnica:

Cu(s) | Cu2+

(aq) (4,0M) || Ag+

(s) (0,1M) | Ag(s)

Dados:

Eo Ag+| Ag = 0,80V

Eo Zn2+ | Zn = -0,76V

07. (IIT)

Calcule o potencial da seguinte clula a 298K.

Zn(s) | Zn2+

(aq) (0,1M) || Ag+

(s) (0,01M) | Ag(s)

Dados:

Eo Ag+| Ag = 0,80V

Eo Cu2+ | Cu = 0,34V

08. (IIT)

Determine o pH da meia clula Pt H2 | H2SO4 sabendo que seu potencial de 0,3V.

09. A reao envolvida numa bateria de chumbo dada por:

Pb(s) + PbO2(s) + 2H2SO4(aq) ! 2PbSO4(s) + 2H2O( l)

E0 =1,92V

Para se obter um potencial de 12V, o procedimento adequado :

a) Ajustar o pH para 12.

b) Conectar 6 clulas em srie.

c) Ajustar o pH para 1.

d) Aumentar a superfcie de contato entre Pb(s) e PbO2(s).

10.

Para a seguinte clula :

Ag | Ag+ || Cu2+ | Cu

Ag+ +e! " Ag,E0 = x

Cu2+ + 2e! " Cu,E0 = y

E0 dado por:

a) x+2y

b) 2x+y

c) y-x

d) y-2x

11.

Considere os 4 eletrodos abaixo:

A = Cu2+ (0,0001M ) |Cu(s)

B = Cu2+ (0,1M ) |Cu(s)

C= Cu2+ (0,01M ) |Cu(s)

D = Cu2+ (0,001M ) |Cu(s)

Qual das opes representa a ordem correta entre os potenciais dos eletrodos acima:

a) A>D>C>B

b) A>B>C>D

c) C>D>B>A

d) B>C>D>A

12.

Niemeyer, L.

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Qual das seguintes reaes a mais adequada para uma clula combustvel?

a)2CO(g) +O2(g) 2CO2(g)b)MnO2(s) + Li(s) LiMnO2(s)c)HgO( l) + Zn(s) ZnO(s) + Hg( l)d)Pb(s) + PbO2(s) + 2H2SO4(aq) PbSO4(s) + 2H2O( l)

13.

Numa semiclula de hidrognio, se a presso for aumentada de 1 atm para 100 atm mantendo a concentrao de ons hidrnio, qual o potencial que ser medido?

a) -0,059V

b) 0,059V

c) 5,09V

d) 0,259V

14.

Determine o menor potencial necessrio para eletrolisar a alumina. Sabendo que:

Al +O2 !

23

Al2O3;" G = #827kJ.mol#1O2

a) 6,42V

b) 8,56V

c) 2,14V

d) 4,28V

15. O potencial padro da reao abaixo vale 1,5V. Determine a energia livre de Gibbs em kJ nas concentraes indicadas abaixo a 298K.

Cr(s) +3Ag

+(aq,0,1M ) ! 3Ag(s) +Cr

3+(aq,0,1M )

a) -422,83

b) -212

c) -295

d) -140,94

Nvel 02

01. (IIT)

Qual a massa de prata que se depositar numa placa colocada em soluo atravs da passagem de uma corrente de 8,46A atravs dessa soluo de sais de prata durante 8h? Qual a rea da placa sabendo que a espessura de prata metlica formada foi de 0,00254cm? Dado: densidade da prata = 10,5g/cm3.

02. (IIT)

Duas clulas so conectadas em srie, uma de cobre e uma de prata. A soluo de cobre contm 5% de

CuSO4.5H2O, enquanto a de prata 2% de AgNO3. Uma corrente de 0,01A passou atravs delas durante 30min. Qual a razo entre as massas de cobre e prata depositadas no ctodo das duas clulas?

03. (IIT)

Uma clula contm dois eletrodos de hidrognio. O eletrodo negativo est em contato com uma soluo de concentrao 10-6M de ons hidrnio. O potencial 0,118V a 298K. Determine o pH do eletrodo positivo.

04. (IIT)

Considere a seguinte clula galvnica:

Pt | M | M3+ (0,0018mol/L) || Ag+ (0,01mol/L) | Ag

O potencial medido nessas condies foi de 0,42V. Calcule o potencial padro do nodo sabendo que Eo Ag+| Ag = 0,80V .

05. (IIT -1991)

Partculas de zinco so adicionadas a 500mL de uma soluo 1M de nitrato de nquel a 25oC at que o equilbrio se estabelea. Sabendo que os potenciais de reduo Zn2+|Zn e Ni2+|Ni so, respectivamente, -0,75 e -0,24, determine a concentrao dos ons Ni2+ em equilbrio.

06. (IIT -1992)

Para a clula galvnica:

Ag | AgCl(s), KCl (0,2M) || KBr (0,001M), AgBr(s) | Ag

Calcule o potencial gerado e a polaridade correta para um processo espontneo a 25oC.

Dados: KpsAgCl = 2,8! 10" 10 e KpsAgBr = 3,3! 10

" 13

07. (Rosenberg)

Uma corrente de 15A empregada na niquelao com um banho de sulfato de nquel. No ctodo formam-se Ni e H2. A eficincia de corrente de 60% em relao ao Ni.

a) Quantos gramas sero depositados por hora?

b) Qual a espessura do depsito sabendo que o ctodo constitudo de uma placa quadrada de 4cm de lado e a densidade do nquel de 8,9 g/cm3?

c) Qual o volume de H2 (CNTP) produzido por hora?

08.

Quando cido ntrico titulado com hidrxido de sdio, qual dos grficos melhor representa esse processo?

Niemeyer, L.

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09.

A ordem correta de condutividade numa soluo de diluio infinita das espcies abaixo dada por:

a) LiCl>NaCl>KCl

b) KCl>NaCl>LiCl

c) NaCl>KCl>LiCl

d) LiCl>KCl>NaCl

10.

Sabendo que: Eo Fe2+| Fe = -0,441V e Eo Fe3+ | Fe2+ = 0,771V, determine: Eo Fe3+|Fe.

Nvel 0 3

01. (IIT -1990)

Determine a carga necessria para reduzir 12,3g de nitrobenzeno se a eficincia do processo de 50%. Se o potencial da clula eletroltica de 3V, calcule a energia envolvida no processo.

02. (IIT -1994)

Chama-se clula de Edison a representada abaixo por:

Fe(s) | FeO(s) | KOH(aq) | Ni2O3(s) | NiO(s)

Sabendo que os potenciais padro so dados por: Fe(s) | FeO(s) = -0,87V e Ni2O3(s) | NiO(s) = 0,40V.

a) Explicite as semirreaes da clula.

b) Determine o potencial da clula e sua dependncia com a concentrao de hidrxido de potssio.

c) Qual o mximo de energia que pode ser obtido de 1 mol de Ni2O3?

03. (IIT -2001)

Os potenciais padro da seguinte clula galvnica a 15oC e 35oC so, respectivamente, 0,23V e 0,21V.

Pt | H2(g) | HCl(aq) || AgCl(s) | Ag(s)

a) Escreva a reao global da clula.

b) Calcule ! Ho e ! S

o supondo essas quantidades invariantes com a temperatura.

c) Determine a solubilidade do AgCl em gua a 25oC. Dado: Eo Ag+| Ag = 0,80V.

04.

Uma mistura de HCl e HCN titulada com hidrxido de sdio. Determine qual dos grficos abaixo melhor representa esse processo.

05.

Calcule a constante de estabilidade do on Ag(S2O3)23- a

25oC.

Dados:

Ag+ +e! " Ag;E0 = 0,799V

Ag(S2O3)23! " Ag+ 2S2O3

2! ;E0 = 0,017V

Niemeyer, L.

!

Colgio e Curso PENSI Pg 9/9

!!

GABARITO:

Nvel 1

01. 1,212V

02. 1,591V

03. 1,586M

04. 0,0682A

05. 1206,25s

06. 1,471V

07. 0,3832V

08. 5,08

09. (b)

10. (c)

11. (d)

12. (a)

13. (a)

14. (c)

15. (a)

Nvel 2:

01. m = 272,43g; A=10212,6cm2.

02. 1 : 3,4

03. 4

04. 0,32V

05. 5,6 ! 10" 18 M

06.

Ag | AgCl(s) ctodo

AgBr(s) | Ag nodo

E = 0,0371V

07.

a) 9,9g.

b) 0,035cm.

c) 2,51L.

08. (a)

09. (b)

10. 0,037V

Nvel 3:

01. Q = 115800C e E=347,4kJ.

02.

a)

Fe+ 2OH ! " FeO+ H2O+ 2e!

Ni2O3 + H2O+ 2e! " 2NiO+ 2OH !

b) E = 1,27V e independe da concentrao de KOH.

c) O mximo de energia que se pode obter dado pela variao da energia livre de Gibbs do processo. Logo, 245,11kJ.

03.

a)

12

H2 + AgCl ! H+ + Ag+Cl"

b) A entropia e a entalpia padro valem, respectivamente, 49,987kJ e -96,5J.

c) 1,21! 10" 5M

04. (d)

05. Kest = 1,6 ! 1013