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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 1 (Química) do ITA 2017

Química · Química: Corrosão e proteção de metais

Texto-base das questões 01 a 20 · Química

Constante de Avogadro (\text{N}_\text{A}) = 6{,}02 \times 10^{23}\ \text{mol}^{-1}
Constante de Faraday (\text{F}) = 9{,}65 \times 10^4\ \text{C}\cdot\text{mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\ \text{A}\cdot\text{s}\cdot\text{mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\ \text{J}\cdot\text{V}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1}
Volume molar de gás ideal = 22{,}4\ \text{L} (CNTP)
Carga elementar = 1{,}602 \times 10^{-19}\ \text{C}
Constante dos gases (\text{R}) = 8{,}21 \times 10^{-2}\ \text{atm}\cdot\text{L}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1} = 8{,}31\ \text{J}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1} = 1{,}98\ \text{cal}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1} =
= 62{,}4\ \text{mmHg}\cdot\text{L}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1}
Constante gravitacional (\text{g}) = 9{,}81\ \text{m}\cdot\text{s}^{-2}
Constante de Planck (\text{h}) = 6{,}626 \times 10^{-34}\ \text{m}^2\cdot\text{kg}\cdot\text{s}^{-1}
Velocidade da luz no vácuo = 3{,}0 \times 10^8\ \text{m}\cdot\text{s}^{-1}

DEFINIÇÕES

Pressão de 1\ \text{atm} = 760\ \text{mmHg} = 1{,}01325 \times 10^5\ \text{N}\cdot\text{m}^{-2} = 760\ \text{Torr} = 1{,}01325\ \text{bar}
1\ \text{J} = 1\ \text{N}\cdot\text{m} = 1\ \text{kg}\cdot\text{m}^2\cdot\text{s}^{-2}. \ln 2 = 0{,}693
Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0^\circ\ \text{C} e 760\ \text{mmHg}
Condições ambientes: 25^\circ\ \text{C} e 1\ \text{atm}
Condições padrão: 1\ \text{bar}; concentração das soluções = 1\ \text{mol}\cdot\text{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. [X] = concentração da espécie química X em \text{mol}\cdot\text{L}^{-1}.

MASSAS MOLARES

Elemento Químico Número Atômico Massa Molar (\text{g}\cdot\text{mol}^{-1}) Elemento Químico Número Atômico Massa Molar (\text{g}\cdot\text{mol}^{-1})
H 1 1,01 Cl 17 35,45
He 2 4,00 K 19 39,10
Be 4 9,01 Cr 24 52,00
B 5 10,81 Mn 25 54,94
C 6 12,01 Fe 26 55,85
N 7 14,01 Ni 28 58,69
O 8 16,00 Cu 29 63,55
F 9 19,00 Zn 30 65,38
Na 11 22,99 Br 35 79,90
Mg 12 24,31 Pd 46 106,42
Al 13 26,98 Ag 47 107,87
Si 14 28,09 Xe 54 131,30
P 15 30,97 Pt 78 195,08
S 16 32,06 Hg 80 200,59

Pode-se utilizar metais de sacrifício para proteger estruturas de aço (tais como pontes, antenas e cascos de navios) da corrosão eletroquímica. Considere os seguintes metais:

I. Alumínio   II. Magnésio   III. Paládio   IV. Sódio   V. Zinco

Assinale a opção que apresenta o(s) metal(is) de sacrifício que pode(m) ser utilizado(s).

  1. A
    Apenas I, II e V.
  2. B
    Apenas I e III.
  3. C
    Apenas II e IV.
  4. D
    Apenas III e IV.
  5. E
    Apenas V.
Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.
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Resolução comentada

Metal de sacrifício é um metal que se oxida no lugar do aço (ferro). Para isso, ele precisa ter potencial de redução menor que o do ferro (E^\circ_{\ce{Fe^{2+}/Fe}} = -0{,}44\ \text{V}), ou seja, ser mais reativo e oxidar-se com mais facilidade. Assim, ele funciona como ânodo e o aço vira cátodo, ficando protegido.

Potenciais padrão de redução aproximados:

  1. Alumínio: -1{,}66\ \text{V}, menor que o do ferro, serve.
  2. Magnésio: -2{,}37\ \text{V}, menor que o do ferro, serve.
  3. Paládio: cerca de +0{,}95\ \text{V}, maior que o do ferro, então o ferro é que se oxidaria. Não serve.
  4. Sódio: -2{,}71\ \text{V}, menor que o do ferro, mas reage violentamente com a água e com o ar. Na prática, não pode ser usado em contato com água do mar ou umidade.
  5. Zinco: -0{,}76\ \text{V}, menor que o do ferro, serve. É o metal clássico de galvanização e de cascos de navios.

Portanto, os metais utilizáveis são alumínio, magnésio e zinco (I, II e V).

Alternativa A.

Pegadinha: A alternativa C engana quem olha só o potencial: o sódio tem potencial de redução bem menor que o do ferro, mas reage violentamente com a água, então não é viável na prática.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • Binclui o paládio, que tem potencial de redução maior que o do ferro e, por isso, não o protege.
  • Cinclui o sódio, que reage violentamente com a água e não é aplicável, e deixa de fora o alumínio e o zinco.
  • Dtraz paládio (nobre demais) e sódio (reativo demais com a água), nenhum utilizável.
  • Econsidera só o zinco e ignora que alumínio e magnésio também se oxidam mais facilmente que o ferro.

Assuntos: Corrosão e proteção de metais, Pilhas e potencial de redução.

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Fonte: ITA 2017 · Química. Prova oficial ↗