PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 67 do ITA 2021

1ª fase · Química

Texto-base das questões 56 a 70 · 1ª fase

Constantes

Constante de Avogadro (\text{N}_\text{A}) = 6{,}02 \times 10^{23}\ \text{mol}^{-1}
Constante de Faraday (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}
Carga elementar = 1{,}60 \times 10^{-19}\ \text{C}
Constante dos gases (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}
Constante de Planck (h) = 6{,}63 \times 10^{-34}\ \text{J}\cdot\text{s}
Velocidade da luz no vácuo = 3{,}0 \times 10^8\ \text{m}\cdot\text{s}^{-1}
Número de Euler (e) = 2{,}72

Definições

Pressão: 1\ \text{atm} = 760\ \text{mmHg} = 1{,}01325 \times 10^5\ \text{N}\cdot\text{m}^{-2} = 1{,}01325\ \text{bar}
Energia: 1\ \text{J} = 1\ \text{N}\cdot\text{m} = 1\ \text{kg}\cdot\text{m}^2\cdot\text{s}^{-2} = 6{,}24 \times 10^{18}\ \text{eV}
Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0\ ^\circ\text{C} e 1\ \text{atm}
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. (conc) = concentrado. (ua) = unidades arbitrárias.
u.m.a. = unidade de massa atômica. [\text{X}] = concentração da espécie química \text{X} em \text{mol}\cdot\text{L}^{-1}
\ln \text{X} = 2{,}3 \log \text{X}
EPH = eletrodo padrão de hidrogênio

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 K 19 39,10
C 6 12,01 Ca 20 40,08
N 7 14,01 Cr 24 52,00
O 8 16,00 Mn 25 54,94
F 9 19,00 Fe 26 55,85
Na 11 22,99 Ga 31 69,72
Al 13 26,98 Br 35 79,90
S 16 32,06 Xe 54 131,29
Cl 17 35,45 Ce 58 140,12
Ar 18 39,95 Pb 82 207,19

Assinale a opção que apresenta a afirmação ERRADA sobre processos de oxidação e redução.

  1. A
    Certas pilhas apresentam ânodo e cátodo constituídos de materiais metálicos de mesma natureza.
  2. B
    Processos corrosivos são benéficos em muitas aplicações, como na oxidação de peças metálicas, com formação de película protetora.
  3. C
    Uma forma de diminuir a velocidade da corrosão eletroquímica é diminuir a velocidade da reação catódica associada ao processo de corrosão.
  4. D
    Na proteção catódica, a estrutura a ser protegida torna-se o cátodo de uma célula eletroquímica, não sendo necessária a utilização de uma fonte externa de corrente elétrica contínua caso a proteção ocorra com o uso de ânodo de sacrifício.
  5. E
    Os valores de potenciais padrão de eletrodo indicam maior ou menor tendência termodinâmica para o processo de corrosão, além de fornecerem informações sobre a velocidade da reação.
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Resolução comentada

Para achar a afirmação errada, confira cada item com os conceitos de eletroquímica.

A) Correta. Existem pilhas de concentração, em que os dois eletrodos são do mesmo metal. A diferença está na concentração das soluções, e isso gera a diferença de potencial.

B) Correta. A oxidação pode ser útil. A passivação do alumínio forma uma camada de óxido aderente que protege o metal. A anodização usa o mesmo princípio.

C) Correta. A corrosão eletroquímica ocorre com duas semirreações acopladas, a anódica e a catódica. As duas têm a mesma velocidade, medida pela corrente. Se a reação catódica fica mais lenta, por exemplo ao remover o \ce{O2} dissolvido, a corrosão como um todo desacelera.

D) Correta. Na proteção catódica, a estrutura vira o cátodo. Com ânodo de sacrifício (Zn ou Mg, por exemplo), o próprio metal mais reativo se oxida e fornece os elétrons. Não é preciso fonte externa. Ela só é usada na proteção por corrente impressa.

E) Errada. O potencial padrão é uma grandeza termodinâmica. Ele indica se o processo é espontâneo, isto é, a tendência à corrosão, pois \Delta G^\circ = -nFE^\circ. Ele não informa nada sobre a velocidade, que é uma questão cinética e depende de fatores como energia de ativação, passivação, superfície e meio. Um metal pode ter grande tendência termodinâmica à oxidação e corroer devagar.

Alternativa E.

Pegadinha: A alternativa E mistura termodinâmica (potencial padrão, que indica espontaneidade) com cinética (velocidade), e o aluno pode aceitá-la por parecer coerente.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AÉ verdadeira: as pilhas de concentração usam eletrodos do mesmo metal em soluções de concentrações diferentes.
  • BÉ verdadeira: a passivação, como a camada de óxido do alumínio, é um uso benéfico da oxidação.
  • CÉ verdadeira: reduzir a velocidade da semirreação catódica limita a corrente e, portanto, a corrosão.
  • DÉ verdadeira: o ânodo de sacrifício dispensa fonte externa, que só é necessária na corrente impressa.

Assuntos: corrosão, proteção catódica, potencial padrão de eletrodo.

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Fonte: ITA 2021 · 1ª fase. Prova oficial ↗