PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 59 do ITA 2024
Texto-base das questões 49 a 60 · 1ª fase
Constantes
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 mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\text{ A s mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\text{ J V}^{-1}\text{ mol}^{-1}
Carga elementar = 1{,}60 \times 10^{-19}\text{ C}
Constante dos gases (\text{R}) = 8{,}21 \times 10^{-2}\text{ atm L K}^{-1}\text{ mol}^{-1} = 8{,}31\text{ J K}^{-1}\text{ mol}^{-1} = 1{,}98\text{ cal K}^{-1}\text{ mol}^{-1}
Constante de Planck (\text{h}) = 6{,}63 \times 10^{-34}\text{ J s}
Velocidade da luz no vácuo = 3{,}0 \times 10^8\text{ m s}^{-1}
Número de Euler (\text{e}) = 2{,}72
Definições
Pressão: 1\text{ atm} = 760\text{ Torr} = 1{,}01325 \times 10^5\text{ N m}^{-2} = 1{,}01325\text{ bar}
Energia: 1\text{ J} = 1\text{ N m} = 1\text{ kg m}^2\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}, equivalente a um volume de um gás ideal de 22{,}4\text{ L}.
Condições ambientes: 25\ ^\circ\text{C} e 1\text{ atm}
Condições padrão: 1\text{ bar}; concentração das soluções = 1\text{ mol L}^{-1} (rigorosamente: atividade unitária das espécies); sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão.
(\text{s}) = sólido. (\ell) = líquido. (\text{g}) = gasoso. (\text{aq}) = aquoso. (\text{conc}) = concentrado. (\text{ua}) = unidades arbitrárias. u.m.a. = unidade de massa atômica. [\text{X}] = concentração da espécie \text{X} em \text{mol L}^{-1}.
\ln \text{X} = 2{,}3\log \text{X}; \sqrt{2} = 1{,}41; \sqrt{3} = 1{,}73.
\text{EPH} = eletrodo padrão de hidrogênio
Massas Molares
| Elemento Químico | Número Atômico | Massa Molar (\text{g mol}^{-1}) | Elemento Químico | Número Atômico | Massa Molar (\text{g mol}^{-1}) |
|---|---|---|---|---|---|
| H | 1 | 1,01 | Ca | 20 | 40,08 |
| He | 2 | 4,00 | Mn | 25 | 54,94 |
| C | 6 | 12,01 | Fe | 26 | 55,85 |
| N | 7 | 14,01 | Cu | 29 | 63,55 |
| O | 8 | 16,00 | Br | 35 | 79,90 |
| F | 9 | 19,00 | Sn | 50 | 118,71 |
| Na | 11 | 22,99 | I | 53 | 126,90 |
| Cl | 17 | 35,45 | Au | 79 | 196,97 |
| K | 19 | 39,10 | Hg | 80 | 200,59 |
Considere as afirmações relacionadas a células eletroquímicas.
I. O potencial padrão de uma célula eletroquímica é diretamente proporcional à variação de energia livre de Gibbs padrão da reação envolvida e inversamente proporcional à sua constante de equilíbrio.
II. Dado que os valores de potencial padrão do eletrodo de cobre e do calomelano saturado em relação ao eletrodo padrão de hidrogênio são, respectivamente, 0{,}34\text{ V} e 0{,}24\text{ V}, o potencial do eletrodo de cobre em relação ao eletrodo de calomelano saturado será 0{,}10\text{ V}.
III. Os potenciais padrão de eletrodo não são valores absolutos de semicélulas, mas sim diferenças de potencial entre semicélulas.
IV. O catodo de uma célula galvânica torna-se o anodo quando essa célula passa a operar como célula eletrolítica, embora a redução sempre ocorra no catodo da célula e a oxidação sempre ocorra no anodo.
Assinale a opção que contém as afirmações CORRETAS.
- AApenas I e II.
- BApenas I, II e IV.
- CApenas I e III.
- DApenas II, III e IV.
- EApenas III e IV.
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Resolução comentada
Vamos avaliar cada afirmação.
I. Falsa. A relação é \Delta G^\circ = -nFE^\circ, então E^\circ é proporcional a -\Delta G^\circ (inversamente, não diretamente). Além disso, E^\circ = \frac{RT}{nF}\ln K, ou seja, E^\circ cresce com \ln K, e não é inversamente proporcional a K.
II. Correta. Todos os potenciais são medidos em relação ao EPH, e a diferença entre dois deles dá o potencial de um em relação ao outro:
III. Correta. Não existe como medir o potencial absoluto de uma semicélula. Por convenção, o EPH vale zero e os demais potenciais são diferenças de potencial em relação a ele.
IV. Em parte verdadeira, mas com erro. Por definição, o catodo é onde ocorre redução e o anodo é onde ocorre oxidação, em qualquer célula. Ao inverter o sentido da reação (célula eletrolítica), o eletrodo que era catodo passa a sofrer oxidação, tornando-se anodo. Isso é coerente com a afirmação, que também está correta.
Portanto, as corretas são II, III e IV.
Alternativa D.
Pegadinha: A afirmação I engana ao dizer 'diretamente proporcional' a ΔG°, quando a relação ΔG° = −nFE° tem sinal negativo, e ao falar em 'inversamente' a K.
Por que as outras alternativas estão erradas
- AConsidera a I correta, mas E° não é proporcional a ΔG° (é -nFE°) nem inversamente proporcional a K, e ignora a III e a IV.
- BInclui a I, que está errada, e deixa de fora a III, que é correta.
- CInclui a I, que está errada, e exclui a II e a IV, que são corretas.
- EOmite a II, que é correta: 0,34 − 0,24 = 0,10 V.
Assuntos: potencial padrão de eletrodo, células galvânicas e eletrolíticas, energia livre de Gibbs.
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Fonte: ITA 2024 · 1ª fase. Prova oficial ↗