Resolução: Eletroquímica

1. (Enem 2018) Células solares à base de TiO₂ sensibilizadas por corantes (S) são promissoras e poderão vir a substituir as células desilício. Nessas células, o corante adsorvido sobre o TiO₂ é responsável por absorver a energia luminosa (hv), e o corante excitado (S*) é capaz de transferir elétrons para o TiO₂.Um esquema dessa célula e os processos envolvidos estão ilustrados na figura. A conversão de energia solar em elétrica ocorre por meio da sequência de reações apresentadas.

A reação 3 é fundamental para o contínuo funcionamento da célula solar, pois

1. reduz íons I⁻ a I₃⁻.
2. regenera o corante.
3. garante que a reação 4 ocorra.
4. promove a oxidação do corante.
5. trasnfere elétrons para o eletrodo de TiO₂.

2. (Enem 2018) Em 1938 o arqueólogo alemão Wilhel König, diretor do Museu Nacional do Iraque, encontrou um objeto estranho na coleção da instituição, que poderia ter sido usado como uma pilha, similar às utilizadas em nossos dias. A suposta pilha, datada de cerca de 200 a.C., é constituída de um pequeno vaso de barro (argila) no qual foram instalados um tubo de cobre, uma barra de ferro (aparentemente corroída por ácido) e uma tampa de betume (asfalto), conforme ilustrado. Considere os potenciais-padrão de redução: E^Ɵ (Fe²⁺|Fe) = -0,44 V; E^Ɵ (H⁺|H2) = -0,00 V; E^Ɵ (Cu²⁺|Cu) = +0,34 V.

Nessa suposta pilha, qual dos componentes atuaria como cátodo?

1. A tampa de betume.
2. O vestígio de ácido.
3. A barra de ferro.
4. O tubo de cobre.
5. O vaso de barro.

3. (Enem 2017) A eletrólise é um processo não espontâneo de grande importância para a indústria química. Uma de suas aplicações é a obtenção do gás cloro e do hidróxido de sódio, a partir de uma solução aquosa de cloreto de sódio. Nesse procedimento, utiliza-se uma célula eletroquímica, como ilustrado..

No processo eletrolítico ilustrado, o produto secundário obtido é o

1. vapor de água.
2. oxigênio molecular.
3. hipoclorito de sódio.
4. hidrogênio molecular.
5. cloreto de hidrogênio.

4. (Enem PPL 2016) A obtenção do alumínio dá-se a partir da bauxita (Al₂O₃.3H₂), que é purificada e eletrolisada numa temperatura de 1 000 °C. Na célula eletrolítica, o ânodo é formado por barras de grafita ou carvão, que são consumidas no processo de eletrólise, com formação de gás carbônico, e o cátodo é uma caixa de aço coberta de grafita.

A etapa de obtenção do alumínio ocorre no

1. ânodo, com formação de gás carbônico.
2. cátodo, com redução do carvão na caixa de aço.
3. cátodo, com oxidação do alumínio na caixa de aço.
4. ânodo, com depósito de alumínio nas barras de grafita.
5. cátodo, com fluxo de elétrons das barras de grafita para a caixa de aço.

5. (Enem PPL 2015) O alumínio é um metal bastante versátil, pois, a partir dele, podem-se confeccionar materiais amplamente utilizados pela sociedade. A obtenção do alumínio ocorre a partir da bauxita, que é purificada e dissolvida em criolita fundida (Na₃AlF₆) e eletrolisada a cerca de 1 000 °C. Há liberação do gás dióxido de carbono (CO₂), formado a partir da reação de um dos produtos da eletrólise com o material presente nos eletrodos. O ânodo é formado por barras de grafita submergidas na mistura fundida. O cátodo é uma caixa de ferro coberta de grafita. A reação global do processo é:.

2 Al₂O₃(l) + 3C(s) → 4Al (l)+3CO₂ (g)

Na etapa de obtenção do alumínio líquido, as reações que ocorrem no cátodo e ânodo são:

6. (Enem 2014) A revelação das chapas de raios X gera uma solução que contém íons prata na forma de Ag(S₂O₃)₂^-3 . Para evitar a descarga desse metal no ambiente, a recuperação de prata metálica pode ser feita tratando eletroquimicamente essa solução com uma espécie adequada. O quadro apresenta semirreações de redução de alguns íons metálicos.

Das espécies apresentadas, a adequada para essa recuperação é

1. Cu (s).
2. Pt (s).
3. Al³⁺(aq).
4. Sn (s).
5. Zn²⁺(aq)

7. (ENEM 2013) Eu também podia decompor a água, se fosse salgada ou acidulada, usando a pilha de Daniell como fonte de força. Lembro o prazer extraordinário que sentia ao decompor um pouco de água em uma taça para ovos quentes, vendo-a separar-se em seus elementos, o oxigênio em um eletrodo, o hidrogênio no outro. A eletricidade de uma pilha de 1 volt parecia tão fraca, e no entanto podia ser suficiente para desfazer um composto químico, a água...

SACKS, O. Tio Tungstênio: memórias de uma infância química. São Paulo: Cia. das Letras, 2002.

O fragmento do romance de Oliver Sacks relata a separação dos elementos que compõem a água. O princípio do método apresentado é utilizado industrialmente na

1. obtenção de ouro a partir de pepitas.
2. obtenção de calcário a partir de rochas.
3. obtenção de alumínio a partir da bauxita.
4. obtenção de ferro a partir de seus óxidos.
5. obtenção de amônia a partir de hidrogênio e nitrogênio.

8. (Enem 2013) Músculos artificiais são dispositivos feitos com plásticos inteligentes que respondem a uma corrente elétrica com um movimento mecânico. A oxidação e redução de um polı́mero condutor criam cargas positivas e/ou negativas no material, que são compensadas com a inserção ou expulsão de cátions ou ânions. Por exemplo, na figura os filmes escuros são de polipirrol e o filme branco é de um eletrólito polimérico contendo um sal inorgânico. Quando o polipirrol sofre oxidação, há a inserção de ânions para compensar a carga positiva no polı́mero e o filme se expande. Na outra face do dispositivo o filme de polipirrol sofre redução, expulsando ânions, e o filme se contrai. Pela montagem, em sanduı́che, o sistema todo se movimenta de forma harmônica, conforme mostrado na figura.

A camada central de eletrólito polimérico é importante porque

1. absorve a irradiação de partı́culas carregadas, emitidas pelo aquecimento elétrico dos filmes de polipirrol.
2. permite a difusão dos ı́ons promovida pela aplicação de diferença de potencial, fechando o circuito elétrico.
3. mantém um gradiente térmico no material para promover a dilatação/contração térmica de cada filme de polipirrol.
4. permite a condução de elétrons livres, promovida pela aplicação de diferença de potencial, gerando corrente elétrica.
5. promove a polarização das moléculas poliméricas, o que resulta no movimento gerado pela aplicação de diferença de potencial.

9. (Enem 2012) O boato de que os lacres das latas de alumı́nio teriam um alto valor comercial levou muitas pessoas a juntarem esse material na expectativa de ganhar dinheiro com sua venda. As empresas fabricantes de alumı́nio esclarecem que isso não passa de uma “lenda urbana”, pois ao retirar o anel da lata, dificulta-se a reciclagem do alumı́nio. Como a liga do qual é feito o anel contém alto teor de magnésio, se ele não estiver junto com a lata, fia mais fácil ocorrer a oxidação do alumı́nio no forno. A tabela apresenta as semirreações e os valores de potencial padrão de redução de alguns metais:

Com base no texto e na tabela, que metais poderiam entrar na composição do anel das latas com a mesma função do magnésio, ou seja, proteger o alumı́nio da oxidação nos fornos e não deixar diminuir o rendimento da sua reciclagem?

1. Somente o lı́tio, pois ele possui o menor potencial de redução.
2. Somente o cobre, pois ele possui o maior potencial de redução.
3. Somente o potássio, pois ele possui potencial de redução mais próximo do magnésio.
4. Somente o cobre e o zinco, pois eles sofrem oxidação mais facilmente que o alumı́nio.
5. Somente o lı́tio e o potássio, pois seus potenciais de redução são menores do que o do alumı́nio.

10. (Enem 2010) A eletrólise é muito empregada na indústria com o objetivo de reaproveitar parte dos metais sucateados. O cobre, por exemplo, é um dos metais com maior rendimento no processo de eletrólise, com uma recuperação de aproximadamente 99,9%. Por ser um metal de alto valor comercial e de múltiplas aplicações, sua recuperação torna-se viável economicamente.

Suponha que, em um processo de recuperação de cobre puro, tenha-se eletrolisado uma solução de sulfato de cobre (II) (CuSO₄) durante 3 h, empregando-se uma corrente elétrica de intensidade igual a 10A. A massa de cobre puro recuperada é de aproximadamente

Dados: Constante de Faraday F = 96 500 C/mol; Massa molar em g/mol: Cu = 63,5.

1. 0,02g.
2. 0,04g.
3. 2,40g.
4. 35,5g.
5. 71,0g.

11. (Enem 2010) O crescimento da produção de energia elétrica ao longo do tempo tem influenciado decisivamente o progresso da humanidade, mas também tem criado uma séria preocupação: o prejuı́zo ao meio ambiente. Nos próximos anos, uma nova tecnologia de geração de energia elétrica deverá ganhar espaço: as células a combustı́vel hidrogênio/oxigênio.

Com base no texto e na figura, a produção de energia elétrica por meio da célula a combustı́vel hidrogênio/oxigênio diferencia-se dos processos convencionais porque

1. transforma energia quı́mica em energia elétrica, sem causar danos ao meio ambiente, porque o principal subproduto formado é a água.
2. converte a energia quı́mica contida nas moléculas dos componentes em energia térmica, sem que ocorra a produção de gases poluentes nocivos ao meio ambiente.
3. transforma energia quı́mica em energia elétrica, porém emite gases poluentes da mesma forma que a produção de energia a partir dos combustı́veis fósseis.
4. converte energia elétrica proveniente dos combustı́veis fósseis em energia quı́mica, retendo os gases poluentes produzidos no processo sem alterar a qualidade do meio ambiente.
5. converte a energia potencial acumulada nas moléculas de água contidas no sistema em energia quı́mica, sem que ocorra a produção de gases poluentes nocivos ao meio ambiente.

12. (Enem 2009) Para que apresente condutividade elétrica adequada a muitas aplicações, o cobre bruto obtido por métodos térmicos é purificado eletroliticamente. Nesse processo, o cobre bruto impuro constitui o ânodo da célula, que está imerso em uma solução de CuSO₄. À medida que o cobre impuro é oxidado no ânodo, ı́ons Cu²⁺ da solução são depositados na forma pura no cátodo. Quanto às impurezas metálicas, algumas são oxidadas, passando à solução, enquanto outras simplesmente se desprendem do ânodo e se sedimentam abaixo dele. As impurezas sedimentadas são posteriormente processadas, e sua comercialização gera receita que ajuda a cobrir os custos do processo. A série eletroquı́mica a seguir lista o cobre e alguns metais presentes como impurezas no cobre bruto de acordo com suas forças redutoras relativas.

Entre as impurezas metálicas que constam na série apresentada, as que se sedimentam abaixo do ânodo de cobre são

1. Au, Pt, Ag, Zn, Ni e Pb.
2. Au, Pt e Ag.
3. Zn, Ni e Pb.
4. Au e Zn.
5. Ag e Pb