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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 14 (2º semestre · 1º dia · Grupo 1) da 2ª etapa da UFG 2014

2º semestre · 1º dia · Química: Pilhas e potencial de redução

Em uma piscina tratada com sulfato de cobre (\ce{CuSO4}), um usuário deixou uma lata de alumínio submersa. Considerando os potenciais padrão de redução dos metais citados,

a) demonstre, por meio de equações eletroquímicas, o que ocorre na superfície do alumínio;

(3,0 pontos)

b) calcule a ddp e escreva a reação global de uma célula eletroquímica formada por eletrodos de Al e Cu.

(2,0 pontos)

Dados:
\ce{Al^3+ + 3 e- <=> Al} \text{E}_{\text{red}} = -1{,}66\text{ V}
\ce{Cu^2+ + 2 e- <=> Cu} \text{E}_{\text{red}} = +0{,}34\text{ V}
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Resolução comentada

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a) Compare os potenciais de redução: o \ce{Cu^2+} (+0{,}34\ \text{V}) tem maior tendência a reduzir do que o \ce{Al^3+} (-1{,}66\ \text{V}). Assim, o alumínio metálico da lata é o redutor (oxida) e os íons \ce{Cu^2+} da água da piscina são o oxidante (reduzem). Trata-se de uma reação espontânea de deslocamento (simples troca) na superfície do alumínio.

Semirreações:

  • Oxidação (ânodo): \ce{Al -> Al^3+ + 3 e-} (multiplicada por 2)
  • Redução (cátodo): \ce{Cu^2+ + 2 e- -> Cu} (multiplicada por 3)

Somando, com 6 elétrons trocados:

\ce{2 Al + 3 Cu^2+ -> 2 Al^3+ + 3 Cu}

Na prática, a lata vai sendo corroída (o Al se dissolve como \ce{Al^3+}) e o cobre metálico, de cor avermelhada, se deposita sobre a superfície do alumínio.

Resposta: o Al se oxida a \ce{Al^3+} e o \ce{Cu^2+} se reduz a Cu, que se deposita sobre a lata: \ce{2 Al + 3 Cu^2+ -> 2 Al^3+ + 3 Cu}.

b) Na pilha, o cátodo é o eletrodo de maior potencial de redução (Cu) e o ânodo é o de menor (Al).

\Delta E = E_{\text{red,cátodo}} - E_{\text{red,ânodo}} = 0{,}34 - (-1{,}66) = +2{,}00\ \text{V}

Observe que o potencial não é multiplicado pelos coeficientes, pois é uma grandeza intensiva.

Reação global (a mesma do item a):

\ce{2 Al + 3 Cu^2+ -> 2 Al^3+ + 3 Cu}

O \Delta E > 0 confirma que o processo é espontâneo.

Resposta: \Delta E = 2{,}00\ \text{V}; reação global \ce{2 Al + 3 Cu^2+ -> 2 Al^3+ + 3 Cu}.

Assuntos: Pilhas e potencial de redução, Reações de oxirredução e balanceamento redox.

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Ver como caiu na prova Questão 14 no caderno Grupo 1 da 2ª etapa da UFG 2014

Fonte: UFG 2ª etapa 2014 · 2º semestre · 1º dia · Grupo 1. Prova oficial ↗