Pilhas

1) 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) + 2e­

HgO(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.

2) Mergulha-se uma lâmina limpa de níquel em uma solução azul de sulfato de cobre. Observa-se que a lâmina fica recoberta por um depósito escuro e que, passado algum tempo, a solução se torna verde. Explique o que ocorreu:

a) na lâmina de níquel;

b) na solução.

3) Este teste se refere ao elemento galvânico esquematizado a seguir. Assinale a afirmação FALSA em relação ao que vai ocorrer quando a chave C é ligada:

a) A corrente elétrica convencional vai circular no sentido anti-horário.

b) Elétrons irão circular pelo fio da esquerda para a direita.

c) Ânions nitrato vão migrar, através da membrana porosa, da direita para a esquerda.

d) A concentração de ZnSO4 do lado esquerdo vai aumentar.

e) Cátions de zinco vão migrar, através da membrana porosa, da esquerda para a direita.

4) Escreva as equações químicas das meia-reações que irão ocorrer em cada um dos eletrodos do elemento galvânico esquematizado adiante e justifique porque a frase a seguir está CERTA ou está ERRADA:

"A concentração de ZnSO4 do lado esquerdo vai aumentar."

5) Semi-Reação

Fe2+ + 2 e­  Fe (E° = - 0,41 V)

Cu2+ + 2 e-  Cu (E° = + 0,34 V)

O2 + 2H2O + 4 e­  4OH­ (E° = + 0,40)

A estátua da Liberdade está no porto de Nova Iorque e, portanto em ambiente marinho. Ela consiste em uma estrutura de ferro sobre a qual estão rebitadas placas de cobre que dão forma à figura.

a) Qual o efeito do ambiente marinho sobre as placas de cobre? Explique utilizando equações químicas.

b) Por que não foi uma boa idéia ter cobre em contato com ferro? Justifique.

6) Na pilha de Daniell, barras de cobre e zinco se encontram mergulhadas em soluções de sulfato de cobre (II) e sulfato de zinco, respectivamente. As duas soluções estão separadas por uma parede porosa. Sabendo que os potenciais-padrão de redução são:

Cu2+(aq) + 2e­  Cu(s) E0 = + 0,34

Zn2+(aq) + 2e­  Zn(s) E0 = - 0,76

a) Escreva as reações espontâneas que ocorre na pilha de Daniell.

b) Calcule a diferença de potencial da pilha.

c) Desenhe a pilha de Daniell indicando, através de setas, como os elétrons fluem através de um circuito externo que conecta os eletrodos.

7) Ao se colocar um certo metal pulverizado em um copo de água, observa-se a formação de uma grande quantidade de bolhas e o consumo do metal. Após algum tempo, o interior do copo contém somente um líquido incolor. Pode-se concluir que:

( ) Ocorreu uma reação de óxido-redução.

( ) O potencial padrão de redução deste metal é maior que o da água.

( ) O gás produzido é o oxigênio.

( ) O meio provavelmente estará mais alcalino após o término da reação.

( ) O líquido contido no copo é uma solução de um sal do metal.

8) As pilhas alcalinas têm substituído com grande sucesso as tradicionais pilhas de zinco do tipo Leclanché. Uma das vantagens dessa nova pilha consiste no fato de não ocorrer a formação de gases durante os processos redox, eliminando-se, portanto, os riscos de explosões. As reações redox que ocorrem na pilha alcalina são expressas por:

I) 2MnO2(s) + H2O(l) + 2e­  Mn2O3(s) + 2OH­(aq)

II) Zn(s) + 2OH-(aq)  ZnO(s) + H2O(l) + 2e­

a) Identifique as reações catódica e anódica. Justifique sua resposta.

b) Qual o número de oxidação do manganês e do zinco nas diferentes formas em que se fazem presentes nas reações?

c) Sabendo-se que os potenciais padrão de redução, E°, do zinco e do manganês, nos processos I e II, são -1,25V e +0,29V, respectivamente, calcule a voltagem produzida pela pilha.

9) Considere uma cela galvânica formada por semicelas padrão de cobre e de zinco, cujos potenciais de redução são os seguintes:

Cu2+ + 2e­  Cu E0 = 0,34V

Zn2+ + 2e­  Zn E0 = -0,76V

É correto afirmar que:

( ) Os elétrons no circuito externo fluirão do eletrodo de cobre para o eletrodo de zinco

( ) O potencial padrão da cela é -0,42V

( ) Quando o equilíbrio for atingido não haverá diferença de potencial entre os eletrodos

( ) Os íons zinco são reduzidos a zinco metálico

( ) O eletrodo de cobre é o cátodo

10) Quando se mergulha um pedaço de fio de cobre limpo em uma solução aquosa de nitrato de prata, observa-se o aparecimento gradativo de um depósito sólido sobre o cobre, ao mesmo tempo que a solução, inicialmente incolor,