Questão 15 (Química) do ITA 2013

Question

É ERRADO afirmar que, à temperatura de 25\text{ }^\text{o}\text{C}, o potencial de um eletrodo de cobre construído pela imersão de uma placa de cobre em solução aquosa 1\text{ }mol \text{ }\boldsymbol{\text{·}}\text{ }L^{-1} de cloreto de cobre

A
diminui se amônia é acrescentada à solução eletrolítica.
B
diminui se a concentração do cloreto de cobre na solução eletrolítica for diminuída.
C
duplica se a área da placa de cobre imersa na solução eletrolítica for duplicada.
D
permanece inalterado se nitrato de potássio for adicionado à solução eletrolítica tal que sua concentração nesta solução seja 1\text{ }mmol \text{ }\boldsymbol{\text{·}}\text{ }L^{-1}.
E
aumenta se a concentração de íons de cobre for aumentada na solução eletrolítica.

Answer 1

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Questão 15 (Química) do ITA 2013

Química · Química: Pilhas e potencial de redução

Texto-base das questões 01 a 20 · Química

Constante de Avogadro = 6,02 \times 10^{23}\ mol^{-1}

Constante de Faraday (F) = 9,65 \times 10^4\ C \cdot mol^{-1} = 9,65 \times 10^4\ A \cdot s \cdot mol^{-1} = 9,65 \times 10^4\ J \cdot V^{-1} \cdot mol^{-1}

Volume molar de gás ideal = 22,4\ L\quad (CNTP)

Carga elementar = 1,602 \times 10^{-19}\ C

Constante dos gases (R) = 8,21 \times 10^{-2}\ atm \cdot L \cdot K^{-1} \cdot mol^{-1} = 8,31\ J \cdot K^{-1} \cdot mol^{-1} = 1,98\ cal \cdot K^{-1} \cdot mol^{-1} = 62,4\ mmHg \cdot L \cdot K^{-1} \cdot mol^{-1}

Constante gravitacional (g) = 9,81\ m \cdot s^{-2}

Constante de Rydberg (R_\infty hc) = 2,18 \times 10^{-18}\ J = 13,6\ eV

DEFINIÇÕES

Pressão de 1\ atm = 760\ mmHg = 101\,325\ N \cdot m^{-2} = 760\ Torr

1\ J = 1\ N \cdot m = 1\ kg \cdot m^2 \cdot s^{-2}; 1\ pm = 1 \times 10^{-12}\ m; 1\ eV = 1,602 \times 10^{-19}\ J

Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0\ ^0\text{C} e 760\ mmHg

Condições ambientes: 25\ ^0\text{C} e 1\ atm

Condições-padrão: 25\ ^0\text{C} e 1\ atm; concentração das soluções = 1\ mol \cdot L^{-1} (rigorosamente: atividade unitária das espécies); sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão.

(s) = sólido. (\ell) = líquido. (g) = gás. (aq) = aquoso. (CM) = circuito metálico. (conc) = concentrado.

(ua) = unidades arbitrárias. [A] = concentração da espécie química A em mol \cdot L^{-1}.

MASSAS MOLARES

Elemento Químico	Número Atômico	Massa Molar (g \cdot mol^{-1})	Elemento Químico	Número Atômico	Massa Molar (g \cdot mol^{-1})
H	1	1,01	Ca	20	40,08
Li	3	6,94	Cr	24	52,00
B	5	10,81	Fe	26	55,85
C	6	12,01	Cu	29	63,55
N	7	14,01	Zn	30	65,38
O	8	16,00	Ge	32	72,63
F	9	19,00	Br	35	79,90
Na	11	22,99	Ag	47	107,90
Mg	12	24,31	I	53	126,90
Al	13	26,98	Xe	54	131,30
P	15	30,97	Ba	56	137,30
S	16	32,07	Pt	78	195,10
Cl	17	35,45	Hg	80	200,60
K	19	39,10	Pb	82	207,20

É ERRADO afirmar que, à temperatura de 25\text{ }^\text{o}\text{C}, o potencial de um eletrodo de cobre construído pela imersão de uma placa de cobre em solução aquosa 1\text{ }mol \text{ }\boldsymbol{\text{·}}\text{ }L^{-1} de cloreto de cobre

A
diminui se amônia é acrescentada à solução eletrolítica.
B
diminui se a concentração do cloreto de cobre na solução eletrolítica for diminuída.
C
duplica se a área da placa de cobre imersa na solução eletrolítica for duplicada.
D
permanece inalterado se nitrato de potássio for adicionado à solução eletrolítica tal que sua concentração nesta solução seja 1\text{ }mmol \text{ }\boldsymbol{\text{·}}\text{ }L^{-1}.
E
aumenta se a concentração de íons de cobre for aumentada na solução eletrolítica.

Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.

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Resolução comentada

O potencial do eletrodo de cobre segue a equação de Nernst para \ce{Cu^{2+} + 2e- -> Cu}:

E = E^0 - \frac{0{,}059}{2}\log\frac{1}{[\ce{Cu^{2+}}]}

Portanto, E depende de E^0, da temperatura e da concentração de \ce{Cu^{2+}}. Ele é uma propriedade intensiva: não depende da quantidade de material nem da área da placa.

Análise de cada item:

(A) A amônia forma o complexo \ce{[Cu(NH3)4]^{2+}} e reduz [\ce{Cu^{2+}}] livre; logo E diminui. Afirmação correta.
(B) Diminuir a concentração de \ce{CuCl2} reduz [\ce{Cu^{2+}}] e, portanto, E. Correta.
(C) Duplicar a área não altera E, pois o potencial é intensivo. Ele não duplica. Afirmação errada.
(D) \ce{KNO3} a 1\ \text{mmol/L} é eletrólito inerte, sem íons comuns nem reação com cobre; o efeito é desprezível. Correta.
(E) Aumentar [\ce{Cu^{2+}}] aumenta o \log[\ce{Cu^{2+}}] e, assim, E. Correta.

Como se pede a afirmação errada, é a que diz que o potencial duplica com a área.

Alternativa C.

Pegadinha: A alternativa C engana quem confunde grandeza intensiva (potencial) com extensiva (carga ou massa depositada), que dependem da área.

Por que as outras alternativas estão erradas

ACorreta: a amônia complexa o Cu²⁺, diminuindo sua concentração livre e o potencial.
BCorreta: pela equação de Nernst, menor [Cu²⁺] leva a menor potencial.
DCorreta: KNO3 em concentração baixa é praticamente inerte e não altera o potencial.
ECorreta: maior [Cu²⁺] aumenta o potencial segundo Nernst.

Assunto: Pilhas e potencial de redução.

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Questão 15 no caderno Química do ITA 2013

Fonte: ITA 2013 · Química. Prova oficial ↗