O que você deve saber sobre PROCESSOS ELETROQUÍMICOS

Apresentação em tema: "O que você deve saber sobre PROCESSOS ELETROQUÍMICOS"— Transcrição da apresentação:

1 O que você deve saber sobre PROCESSOS ELETROQUÍMICOS
Qui-cad-2-top Prova O que você deve saber sobre PROCESSOS ELETROQUÍMICOS A eletroquímica estuda a relação entre energia elétrica e reação química (reações de oxidorredução), ou seja, como as substâncias reagem entre si produzindo corrente elétrica e como, por meio do uso de energia elétrica, as substâncias podem ser transformadas.

2 I. Reações de oxidorredução
Qui-cad-2-top Prova I. Reações de oxidorredução CURTIS KAUTZER/SHUTTERSTOCK Professor: a imagem não se encontra no caderno impresso. É possível, utilizando a imagem acima, introduzir o tópico “reações de oxidorredução”, abordando o processo de formação da ferrugem. Ressalte que esse processo é um entre muitos que envolvem a transferência de elétrons entre espécies químicas. Metal oxidado PROCESSOS ELETROQUÍMICOS

3 I. Reações de oxidorredução
Qui-cad-2-top Prova I. Reações de oxidorredução Semirreação de oxidação: Zn(s) Zn e- (espécie química Zn(s) cede elétrons). Semirreação de redução: Cu2+(aq) + 2 e Cu(s) (espécie química Cu2+(aq) recebe elétrons). Agente redutor: espécie química que sofre oxidação: Zn(s). Agente oxidante: espécie química que sofre redução: Cu2+(aq). PROCESSOS ELETROQUÍMICOS

4 II. Pilhas ou células eletroquímicas
Qui-cad-2-top Prova II. Pilhas ou células eletroquímicas PROCESSOS ELETROQUÍMICOS

5 II. Pilhas ou células eletroquímicas
Qui-cad-2-top Prova II. Pilhas ou células eletroquímicas * Eletrodo, nesse caso, é o conjunto metal/íon Zn/Zn2+ e Cu/Cu2+ que representa as formas reduzida e oxidada dos elementos. PROCESSOS ELETROQUÍMICOS

6 II. Pilhas ou células eletroquímicas
Qui-cad-2-top Prova II. Pilhas ou células eletroquímicas Ponte salina e pilha Fluxo de elétrons pela parte do circulo externa à pilha Oxidação (ânodo) Oxidação (cátodo) Ponte salina Semicela de zinco Semicela de cobre Polo – Polo + + PROCESSOS ELETROQUÍMICOS

7 III. Força eletromotriz (ddp) de uma pilha
Qui-cad-2-top Prova III. Força eletromotriz (ddp) de uma pilha Eletrodo – padrão de hidrogênio PROCESSOS ELETROQUÍMICOS

8 Semicela atuando como cátodo:
Qui-cad-2-top Prova III. Força eletromotriz (ddp) de uma pilha Semicela atuando como ânodo: Semicela atuando como cátodo: PROCESSOS ELETROQUÍMICOS

9 IV. Potencial normal de redução (E0)
Qui-cad-2-top Prova IV. Potencial normal de redução (E0) * * Soluções aquosas de concentração 1 mol/L a 25 °C e 1 atm PROCESSOS ELETROQUÍMICOS

10 V. Cálculo da ddp ou voltagem das pilhas
Qui-cad-2-top Prova V. Cálculo da ddp ou voltagem das pilhas Quanto maior o valor do ∆E de uma pilha, maior é sua capacidade de produzir corrente elétrica. PROCESSOS ELETROQUÍMICOS

11 VI. Corrosão Fatores que aceleram o processo corrosivo
Qui-cad-2-top Prova VI. Corrosão Fatores que aceleram o processo corrosivo CURTIS KAUTZER/SHUTTERSTOCK Professor: a imagem não se encontra no caderno impresso. Ar, umidade, ambientes salinos e substâncias ácidas no ar aceleram o processo corrosivo. PROCESSOS ELETROQUÍMICOS

12 Combate contra a corrosão
Qui-cad-2-top Prova VI. Corrosão Combate contra a corrosão Mecanismo da corrosão de uma lâmina de ferro PROCESSOS ELETROQUÍMICOS

13 Para ser pilha, o ∆E tem de ser maior que zero.
Qui-cad-2-top Prova 1 (UnB-DF) 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. Dados: Fe2+/Fe E0 = -0,44 V Cu2+/Cu E0 = +0,34 V EXERCÍCIOS ESSENCIAIS RESPOSTA: Fe + Cu2+ Fe2+ + Cu (0,44 + 0,34) = 0,78 V Para ser pilha, o ∆E tem de ser maior que zero. PROCESSOS ELETROQUÍMICOS — NO VESTIBULAR

14 Qui-cad-2-top Prova 3 (Unicamp-SP) Há quem afirme que as grandes questões da humanidade simplesmente restringem-se às necessidades e à disponibilidade de energia. Temos de concordar que o aumento da demanda de energia é uma das principais preocupações atuais. O uso de motores de combustão possibilitou grandes mudanças, porém seus dias estão contados. Os problemas ambientais pelos quais esses motores podem ser responsabilizados, além de seu baixo rendimento, têm levado à busca de outras tecnologias. Uma alternativa promissora para os motores de combustão são as celas de combustível que permitem, entre outras coisas, rendimentos de até 50% e operação em silêncio. Uma das mais promissoras celas de combustível é a de hidrogênio, mostrada no esquema abaixo: Nessa cela, um dos compartimentos é alimentado por hidrogênio gasoso, e o outro, por oxigênio gasoso. As semirreações que ocorrem nos eletrodos são dadas pelas equações: ânodo: H2(g) = 2 H+ + 2 e cátodo: O2(g) + 4 H+ + 4 e- = 2 H2O a) Por que se pode afirmar, do ponto de vista químico, que essa cela de combustível é “não poluente”? EXERCÍCIOS ESSENCIAIS RESPOSTA: Como o produto é apenas a substância água, pode-se afirmar que o processo é “não poluente”. PROCESSOS ELETROQUÍMICOS — NO VESTIBULAR

15 b) Qual dos gases deve alimentar o compartimento X? Justifique.
Qui-cad-2-top Prova 3 b) Qual dos gases deve alimentar o compartimento X? Justifique. c) Que proporção de massa entre os gases você usaria para alimentar a cela de combustível? Justifique. RESPOSTA: O compartimento X é o polo negativo da pilha, ou seja, ânodo, o local onde ocorre a semirreação de oxidação. Assim, o gás que deve alimentar o compartimento X é o hidrogênio. H2(g) H+ + 2 e- (reação de oxidação) EXERCÍCIOS ESSENCIAIS RESPOSTA: PROCESSOS ELETROQUÍMICOS — NO VESTIBULAR

16 Qui-cad-2-top Prova 5 (Unifesp) A figura apresenta uma célula voltaica utilizada para medida de potencial de redução a 25 °C. O eletrodo-padrão de hidrogênio tem potencial de redução igual a zero. A concentração das soluções de íons H+ e Zn2+ é de 1,00 mol/L. Utilizando, separadamente, placas de níquel e de cobre e suas soluções Ni2+ e Cu2+, verificou-se que Ni e Cu apresentam potenciais-padrão de redução respectivamente iguais a -0,25 V e +0,34 V. a) Escreva as equações de redução, oxidação e global e determine o valor do potencial-padrão de redução do Zn. EXERCÍCIOS ESSENCIAIS RESPOSTA: PROCESSOS ELETROQUÍMICOS — NO VESTIBULAR

17 Qui-cad-2-top Prova 5 b) Para a pilha de Ni e Cu, calcule a ddp (diferença de potencial) e indique o eletrodo positivo. EXERCÍCIOS ESSENCIAIS RESPOSTA: PROCESSOS ELETROQUÍMICOS — NO VESTIBULAR

18 a) Identifique o eletrodo positivo da pilha. Justifique sua resposta.
Qui-cad-2-top Prova 14 (UFRJ) Na busca por combustíveis mais “limpos”, o hidrogênio tem se mostrado uma alternativa muito promissora, pois sua utilização não gera emissões poluentes. O esquema a seguir mostra a utilização do hidrogênio em uma pilha eletroquímica, fornecendo energia elétrica a um motor. Com base no esquema: a) Identifique o eletrodo positivo da pilha. Justifique sua resposta. b) Usando as semirreações, apresente a equação da pilha e calcule sua força eletromotriz. EXERCÍCIOS ESSENCIAIS RESPOSTA: O eletrodo 2 é o positivo, pois recebe os elétrons. RESPOSTA: Cálculo da fem = 1, = + 1,23 V. PROCESSOS ELETROQUÍMICOS — NO VESTIBULAR

19 Qui-cad-2-top Prova 16 (UFPE) Uma pilha é construída associando-se uma semicélula com um eletrodo de A em solução de A3+ e uma semicélula com um eletrodo de Ag em solução de Ag+. Qual a massa perdida pelo eletrodo de alumínio quando 1 mol de Ag+ se reduz à prata metálica? EXERCÍCIOS ESSENCIAIS RESPOSTA: PROCESSOS ELETROQUÍMICOS — NO VESTIBULAR