Quimica tecnológica

A – Células galvânicas, espontaneidade de reações, Equação de Nernst

1. Calcular a f.e.m., a polaridade dos eletrodos e o sentido da reação espontânea das seguintes células: a)    Ag /AgCl(s), Cl-(0,1 M) // Fe2+(0,15 M), Fe3+(0,2 M) / Pt

                             b)   Cd / Cd2+(0,025 M) // Sn2+(0,015 M), Sn4+(0,01 M) / Pt

1. Calcular a tensão produzida a 25 oC pela célula:

Fe(s) / Fe2+(0,45 M) // H+(0,20 M) / H2(g, 0,85 atm) / Pt(s)                 Resp: 0,42 V 

1. Em princípio, pode haver uma bateria de alumínio metálico e cloro gasoso.

1. Esquematize a célula galvânica para as condições padrão;
2. Dê a polaridade e a reação no ânodo, no cátodo e a reação da célula;
3. Calcule o potencial padrão da bateria;                                               R: 3,02 V
4. Calcule o potencial da bateria se a pressão de Cl2 for 0,50 atm;         R: 3,01 V
5. Se a bateria fornecer 0,75 A, durante quanto tempo pode operar se o eletrodo de alumínio tiver somente 30,0 g de Al? (Admita que o suprimento de cloro seja ilimitado)                                                                             Resp:  119 h  

1. Uma célula galvânica opera através da reação abaixo:

PdCl42-(aq) + Cd(s) →  Pd(s)  + 4 Cl-(aq) + Cd2+(aq) e tem potencial padrão de célula medido de + 1,03 V.  (a) Escreva as reações do cátodo e do anodo; (b) Calcule o potencial padrão de redução (Eored) para a reação envolvendo Pd sabendo-se que o Eored (Cd2+/Cd) é  -0,403 V; (c) Esquematize a célula e indique a polaridade dos eletrodos e direção do fluxo de elétrons.                                       Resp: (b) +0,63 V 

1. Dados:   Cr2O72-(aq) + 14H+(aq) + 6e  →  2Cr3+(aq)  +  7H2O(l)   Eo = +1,33 V

                                      I2(s)  + 2e  →  2 I-(aq)                       Eo = +0,54 V

Calcule a f.e.m.,  a  25 oC,   gerada   pela   célula   galvânica   abaixo,   quando

[Cr2O72-] = 2,0 mol/L, [H+] = 1,0 mol/L e [Cr3+] = 1,0 x 10-5 mol/L:                        

      Cr2O72-(aq) + 14H+(aq) + 6I-(aq)  →  2Cr3+(aq)  + 3I2(s) + 7H2O(l)              Resp: 0,89 V

1. O potencial padrão, Eo, da bateria chumbo-H2SO4 é 2,04 V.

1. Qual é valor da constante de equilíbrio da reação que ocorre na pilha em condições padrão?                                                                     Resp: 8,8 x 1068
2. Calcule o potencial da bateria quando a concentração do ácido sulfúrico é 6,00 M, a 25 oC.                                                                         Resp: 2,09 V

1. Uma pilha de concentração é construída de dois eletrodos de Zn/Zn2+. O primeiro eletrodo tem [Zn2+] = 1,35 mol/L, e o segundo tem [Zn2+] = 3,75 x 10-4 mol/L. (a) Qual eletrodo constitui o anodo da pilha? (b) Qual é a f.e.m. da pilha?                              Resp: (a) o 2o eletrodo é o anodo; (b) 0,105 V.
2. Uma pilha de concentração é constituída por dois eletrodos de hidrogênio. O eletrodo 1 tem pressão de H2 = 1,00 atm e [H+] desconhecida. O eletrodo 2 é um eletrodo padrão de hidrogênio (EPH). A 25 oC, a tensão produzida pela pilha é 0,211V, e observa-se que a corrente elétrica flui do eletrodo 1, pelo circuito externo, para o eletrodo 2. (a) Calcule a [H+] e o pH da solução no eletrodo 1.

 Resp: 2,7 x 10-4 mol/L  ; pH = 3,75.   

1. Sabe-se que os íons Fe2+ são facilmente oxidados a Fe3+. Usando os valores de potenciais de redução–padrão do O2 em meio ácido e do Fe3+/Fe2+ tabelados a 25oC, calcule a constante de equilíbrio da reação abaixo:

O(2)  +  4 H+(aq)   + 4 Fe2+  →  4Fe3+(aq)  +  2 H2O(l)        Resp: Keq = 1x1031

1. Titularam-se potenciometricamente  783,4 mg  de  Ba(OH)2.8H2O (MM = 351,51 g/mol) dissolvidos em 25,0 mL de água com HCl 0,1025 M. A curva de titulação mostrou que foram gastos 41,00 mL do ácido para alcançar o ponto de equivalência (P.E.). Qual é a pureza do Ba(OH)2.8H2O?             Resp: 94,3 %
2. Após dissolver 0,0852 g de um minério de ferro contendo Fe2O3, a solução resultante foi convenientemente tratada e todo o ferro presente foi transformado em Fe2+. Este foi titulado com Ce4+ 0,0500 M, sendo gasto 12,70 mL para alcançar P.E.. Qual é a % de ferro no minério?               Resp: 59,5%.

B – Eletrólise e Eletrometalurgia

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