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Exercícios sobre eletroquímica

Esta lista de exercícios faz um compilado de diversos temas de eletroquímica para você testar seus conhecimentos.

Publicado por: Stéfano Araújo Novais

Questões

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  1. Questão 1

    (Enem 2024) Placas solares comuns dependem de dias ensolarados para gerar energia. Mas podemos gerar eletricidade com a ajuda de gotas de chuva, revestindo placas solares com uma fina camada de grafeno. Os íons dissociados a partir da água da chuva (Am+ e Bn−) tornam a combinação grafeno e água da chuva um par perfeito para geração de energia. O processo requer apenas uma camada de grafeno para que grande quantidade de elétrons (e−) se movimente ao longo da superfície.

    TANG, Q. et al. A Solar Cell that is Triggered by Sun and Rain. Angewandte Chemie International Edition, n. 55, 2016 (adaptado).

    Esquema ilustrativo de produção de eletricidade com gotas de chuva em placa solar em questão do Enem sobre eletroquímica.

    Ao produzir eletricidade em dias chuvosos, o grafeno:

  2. Questão 2

    (Enem PPL/2024) Pesquisadores da Universidade de Wisconsin-Madison, nos Estados Unidos, desenvolveram um dessalinizador-pilha.

    O invento se mostrou muito promissor para dessalinizar água do mar, empregando eletrodos com bismuto e titânio em suas composições. Para realizar a dessalinização, o dispositivo funciona por eletrólise, conforme a figura. No descarregamento do dispositivo ocorre o processo inverso, que permite reaproveitar a energia, como em uma pilha.

    Dessalinizador-pilha.

    NAM, D.-H.; CHOI, K.-S. Bismuth as a New Chloride-Storage Electrode Enabling the Construction of a Practical High Capacity Desalination Battery. Journal of the American Chemical Society, n. 139, 2017 (adaptado).

    Durante a dessalinização da água por eletrólise ocorre a formação de

  3. Questão 3

    (Enem 2024) Células a combustível microbianas (CCM) são capazes de gerar eletricidade a partir de águas residuárias urbanas e agroindustriais. As CCM são compostas de duas câmaras.

    Numa delas, onde ocorre o tratamento da matéria orgânica, as bactérias eletrogênicas crescem formando um biofilme e se alimentam dos poluentes presentes no efluente. Ao se alimentarem, essas bactérias geram uma corrente elétrica que percorre o material sobre o qual elas formaram o biofilme.

    Um fio condutor externo possibilita a migração dessa corrente para uma segunda câmara, promovendo uma reação química.

    A figura esquematiza uma CCM e as reações envolvidas.

    Esquema ilustrativo de células a combustível microbianas (CCM) em questão do Enem sobre eletroquímica.

    CH3COO− (aq) + 2 H2O (l) → 2 CO2 (g) + 7 H+ (aq) + 8 e−

    4 H+ (aq) + O2 (g) + 4 e− → 2 H2O (l)

    QUINTO, A. C. Biobaterias geram eletricidade a partir de esgoto sanitário e efluentes agroindustriais. Disponível em: https://jornal.usp.br. Acesso em: 1 dez. 2021 (adaptado).

    Qual das equações representa a reação global que ocorre durante o funcionamento dessa CCM?

  4. Questão 4

    (Enem 2022) A nanotecnologia é responsável pelo aprimoramento de diversos materiais, incluindo os que são impactados com a presença de poluentes e da umidade na atmosfera, causadores de corrosão. O processo de corrosão é espontâneo e provoca a deterioração de metais como o ferro, que, em presença de oxigênio e água, sofre oxidação, conforme ilustra a equação química:

    4 Fe (s) + 2 H2O (l) + 3 O2 (g) → 2 Fe2O3·H2O (s)

    Uma forma de garantir a durabilidade da estrutura metálica e a sua resistência à umidade consiste na deposição de filmes finos nanocerâmicos à base de zircônia (ZrO2) e alumina (Al2O3) sobre a superfície do objeto que se deseja proteger.

    CLEMENTE, G.A. B. F. et al. O uso de materiais híbridos ou nanocompósitos comorevestimentos anticorrosivos do aço. Química Nova, n. 9, 2021 (adaptado).

    Essa nanotecnologia aplicada na proteção contra a corrosão se baseia no(a):

  5. Questão 5

    Para a formação de uma pilha, dois eletrodos, geralmente hastes metálicas, são mergulhados em soluções contendo seus respectivos íons. A diferença de potencial gerada por tal dispositivo pode ser mensurada a partir das semirreações de redução dos participantes do processo, juntamente com seus potenciais-padrão de redução, como no caso a seguir.

    Cd2+ (aq) + 2 e− → Cd (s)                  E° = –0,40 V

    Ag+ (aq) + e− → Ag (s)                      E° = +0,80 V

    Com base no que foi exposto, assinale a alternativa que indica, corretamente, a diferença de potencial de uma pilha formada entre prata (Ag) e cádmio (Cd).

  6. Questão 6

    Um famoso processo eletroquímico é a cromagem, que consiste no revestimento de peças metálicas por um filme de cromo. Para tal, a peça metálica é submersa em uma solução de íons de cromo, que serão depositados sobre ela mediante redução. A semirreação de redução do cromo é a que se segue:

    Cr3+ (aq) + 3 e− → Cr (s)

    Considerando que foram depositados 130 gramas de cromo sobre uma peça metálica, utilizando uma solução de íons Cr3+ e uma corrente de 9,65 A, indique a alternativa que apresenta o tempo, em minutos, necessário para a completa deposição dessa quantidade de cromo.

    Dados: Constante de Faraday = 96500 C/mol; massa molar do cromo (Cr) = 52 g/mol.

  7. Questão 7

    Uma câmera digital necessita de cerca de 7,0 V de diferença de potencial para seu funcionamento adequado.

    Suponha que, para ligar esse dispositivo, serão utilizadas pilhas de lítio-iodo em série.

    Indique o número de pilhas em série que deverão ser utilizadas.

    Dados:

    • Eºred. I2/2I- = +0,54 V
    • Eºred. Li+/Li = -3,05 V
  8. Questão 8

    Uma determinada pilha possui a seguinte reação global:

    3 Cu2+ (aq) + 2 Fe (s) → 3 Cu (s) + 2 Fe3+ (aq)

    Acerca dessa pilha, é possível afirmar que:

  9. Questão 9

    Uma das formas de produção industrial do gás cloro, Cl2, é por meio da eletrólise aquosa do cloreto de sódio, NaCl. Nesse processo, o gás cloro é produzido no ânodo, enquanto outro gás, também diatômico, é produzido no cátodo.

    Assinale a alternativa que contempla a substância formada no cátodo da eletrólise aquosa do NaCl.

  10. Questão 10

    Uma célula galvânica é formada pelos eletrodos de níquel (Ni) e zinco (Zn) imersos em soluções de seus respectivos cátions (Ni2+ e Zn2+), na concentração de 1 mol/L cada um. Os potenciais padrão de redução são o que se seguem:

    Ni2+ (aq) + 2 e− → Ni (s)                   E° = −0,25 V

    Zn2+ (aq) + 2 e− → Zn (s)                  E° = −0,76 V

    Assinale a alternativa que apresenta a informação correta acerca do funcionamento desse dispositivo eletroquímico.

  11. Questão 11

    Um dos grandes problemas das cidades é a corrosão, que consiste na deterioração constante de estruturas metálicas por ação do gás oxigênio e da umidade presentes no ar. O ferro, principal componente do aço, é uma das grandes vítimas do processo de corrosão e que, no caso desse elemento, é comumente denominado “enferrujamento”.

    No processo de enferrujamento, inicialmente, o ar e a umidade promovem a transformação do ferro em íons Fe2+:

    2 Fe (s) + O2 (g) + 2 H2O (l) → 2 Fe2+ (aq) + 4 OH− (aq)

    Depois, os íons Fe2+ são transformados em uma mistura de óxidos e hidróxidos de ferro, também por ação do oxigênio presente, que é a chamada ferrugem.

    2 Fe2+ (aq) + O2 (g) + 4 OH− (aq) → 2 FeOOH (s) + 2 H2O (l)

    Acerca do processo corrosivo descrito, assinale a alternativa correta:

  12. Questão 12

    As baterias automotivas, ou de chumbo-ácido, são formadas por seis células galvânicas de 2 V, onde os eletrodos estão submersos em uma solução de ácido sulfúrico, H2SO4. Durante a sua descarga, ocorrem as seguintes semirreações:

    PbO2 (s) + H2SO4 (aq) + 2 H+ (aq) + 2 e− → PbSO4 (s) + 2 H2O (l)

    Pb (s) + H2SO4 (aq) → PbSO4 (s) + 2 H+ (aq) + 2 e−

    Dentre os componentes dessa célula galvânica, pode-se dizer que a função da solução aquosa de ácido sulfúrico é: