Em resumo:
- Os primeiros exercícios abordam o funcionamento dos eletrodos, o fluxo de elétrons e a ponte salina.
- A reação global de uma pilha é sempre obtida pela soma matemática de suas semirreações.
- As questões numéricas apresentam os potenciais padrão (E°) necessários ao cálculo da diferença de potencial (ddp).
- Uma questão identifica com precisão os agentes oxidante e redutor na reação entre cério e estanho.
Seja na bateria de lítio do seu smartphone, na pilha do controle remoto ou nos modernos carros elétricos, a Eletroquímica é a força invisível que move o nosso mundo.
Essa área da química estuda exatamente como transformar reações químicas em corrente elétrica (e vice-versa) através da transferência de elétrons.
Para aperfeiçoar seus conhecimentos sobre o tema, o Mundo Vestibular preparou uma série de 10 exercícios sobre o tema. Analise as reações, calcule os potenciais e confira as resoluções comentadas a seguir!
Exercícios sobre Eletroquímica
Exercício 1
Em uma pilha eletroquímica, assinale a alternativa que descreve o que sempre ocorre.
- a) Passagem de elétrons, no circuito externo, do cátodo para o ânodo.
- b) Redução no ânodo e oxidação no cátodo.
- c) Perda de elétrons pela espécie que sofre redução.
- d) Passagem de elétrons, no circuito externo, do ânodo para o cátodo.
- e) Passagem de elétrons pela ponte salina, do ânodo para o cátodo.
Resposta: d) Passagem de elétrons, no circuito externo, do ânodo para o cátodo. Os elétrons saem do ânodo (onde ocorre a oxidação/perda de elétrons) e viajam pelo fio condutor no circuito externo até chegarem ao cátodo (onde ocorre a redução).
Exercício 2
Sobre os eletrodos de uma pilha, assinale a alternativa correta.
- a) A oxidação ocorre no cátodo.
- b) No cátodo ocorre a semirreação de redução.
- c) O ânodo é o eletrodo onde ocorre redução.
- d) Os elétrons saem do cátodo pelo circuito externo em direção ao ânodo.
- e) Ânodo e cátodo são eletrodos nos quais ocorre oxidação.
Resposta: b) No cátodo ocorre a semirreação de redução. Lembre-se da regra prática (Consoante com Consoante, Vogal com Vogal): Redução ocorre no Cátodo; Oxidação ocorre no Ânodo.
Exercício 3
A redução do íon alumínio é representada por Al³⁺ + 3 e⁻ → Al. Qual alternativa apresenta a semirreação inversa, correspondente à oxidação do alumínio metálico, com as cargas balanceadas?
- a) Al → Al³⁺ + 3 e⁻
- b) Al³⁺ + 3 e⁻ → Al
- c) Al → Al³⁺ + e⁻
- d) Al³⁺ → Al + 3 e⁻
- e) Al + 3 e⁻ → Al³⁺
Resposta: a) Al → Al³⁺ + 3 e⁻. Ao inverter a semirreação dada para representar uma oxidação, o alumínio metálico (Al) passa a ser o reagente, e os três elétrons passam para o lado dos produtos. A carga total permanece igual e neutra nos dois lados: 0 = (+3) + (−3).
Exercício 4
Uma pilha funciona com as semirreações Zn → Zn²⁺ + 2 e⁻ no ânodo, e Cu²⁺ + 2 e⁻ → Cu no cátodo. Qual é o sentido do fluxo de elétrons pelo circuito externo?
- a) Do eletrodo de cobre para o eletrodo de zinco.
- b) Da solução de Cu²⁺ para a solução de Zn²⁺, pela ponte salina.
- c) Do eletrodo de zinco para o eletrodo de cobre.
- d) Do cátodo para o ânodo, independentemente dos metais.
- e) Os elétrons circulam apenas dentro das soluções.
Resposta: c) Do eletrodo de zinco para o eletrodo de cobre. O enunciado define que o zinco sofre oxidação (ânodo) e o cobre sofre redução (cátodo). Portanto, os elétrons são gerados no zinco e percorrem o circuito externo em direção ao cobre.
Exercício 5
Uma pilha é representada por Zn(s) | Zn²⁺(aq) || Cu²⁺(aq) | Cu(s). As indicações (s) e (aq) significam, respectivamente, sólido e em solução aquosa. O que representam as duas barras paralelas (||) e qual é sua finalidade?
- a) Um fio condutor externo, que transporta os elétrons do ânodo ao cátodo.
- b) O contato direto entre os dois eletrodos, por onde passam elétrons.
- c) Um eletrodo que participa da semirreação de redução.
- d) A ponte salina ou uma membrana porosa, que mantém as duas semicelas eletricamente neutras por meio da migração de íons.
- e) A separação entre as fases sólida e aquosa em cada semicela.
Resposta: d) A ponte salina ou uma membrana porosa, que mantém as duas semicelas eletricamente neutras por meio da migração de íons. Pela ponte salina circulam apenas íons para equilibrar as cargas das soluções, e não os elétrons (que viajam apenas pelo fio externo).
Exercício 6
Uma pilha é formada pelas semirreações Zn → Zn²⁺ + 2 e⁻ e Cu²⁺ + 2 e⁻ → Cu. Qual é a reação global dessa pilha?
- a) Zn²⁺ + Cu → Zn + Cu²⁺
- b) Zn + Cu → Zn²⁺ + Cu²⁺
- c) Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu
- d) Zn²⁺ + Cu²⁺ → Zn + Cu
- e) Zn + Cu²⁺ + 2 e⁻ → Zn²⁺ + Cu
Resposta: c) Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu. Ao somar as duas semirreações, os dois elétrons aparecem em quantidades iguais nos dois lados (reagentes e produtos) e se cancelam. Restam o Zn metálico e o íon Cu²⁺ como reagentes, e o íon Zn²⁺ e o Cu metálico como produtos.
Exercício 7
Considere a pilha de Daniell, Zn(s) | Zn²⁺(aq) || Cu²⁺(aq) | Cu(s), em condições padrão, e os potenciais padrão de redução:
- Zn²⁺ + 2 e⁻ → Zn (E° = −0,76 V)
- Cu²⁺ + 2 e⁻ → Cu (E° = +0,34 V)Qual é a diferença de potencial padrão (ddp) dessa pilha?
- a) −1,10 V
- b) +0,42 V
- c) +0,76 V
- d) +2,20 V
- e) +1,10 V
Resposta: e) +1,10 V. Nessa pilha, quem tem o maior potencial de redução (cobre, +0,34 V) atua como cátodo. Quem tem o menor (zinco, −0,76 V) atua como ânodo. Usando a fórmula E°pilha = E°cátodo − E°ânodo, temos: 0,34 − (−0,76) = 0,34 + 0,76 = +1,10 V.
Exercício 8
Uma pilha funciona com a reação Cu + 2 Ag⁺ → Cu²⁺ + 2 Ag. Dados: E°(Cu²⁺/Cu) = +0,34 V e E°(Ag⁺/Ag) = +0,80 V. Qual é o potencial padrão dessa pilha?
- a) +0,12 V
- b) +0,46 V
- c) +1,14 V
- d) +1,26 V
- e) −0,46 V
Resposta: b) +0,46 V. O íon prata (Ag⁺) tem maior potencial de redução, logo sofre redução no cátodo; a oxidação do cobre ocorre no ânodo. Aplicando a fórmula: E°pilha = E°maior − E°menor = 0,80 − 0,34 = +0,46 V. (Atenção: o potencial de redução não é multiplicado pela quantidade de mols da equação).
Exercício 9
Dados E°(Ce⁴⁺/Ce³⁺) = +1,61 V e E°(Sn⁴⁺/Sn²⁺) = +0,15 V, qual alternativa apresenta a reação espontânea em condições padrão e identifica corretamente os agentes oxidante e redutor?
- a) 2 Ce⁴⁺ + Sn²⁺ → 2 Ce³⁺ + Sn⁴⁺; oxidante: Ce⁴⁺; redutor: Sn²⁺.
- b) 2 Ce⁴⁺ + Sn²⁺ → 2 Ce³⁺ + Sn⁴⁺; oxidante: Sn²⁺; redutor: Ce⁴⁺.
- c) 2 Ce³⁺ + Sn⁴⁺ → 2 Ce⁴⁺ + Sn²⁺; oxidante: Sn⁴⁺; redutor: Ce³⁺.
- d) 2 Ce³⁺ + Sn⁴⁺ → 2 Ce⁴⁺ + Sn²⁺; oxidante: Ce³⁺; redutor: Sn⁴⁺.
- e) Não há reação espontânea, pois os dois potenciais são positivos.
Resposta: a) 2 Ce⁴⁺ + Sn²⁺ → 2 Ce³⁺ + Sn⁴⁺; oxidante: Ce⁴⁺; redutor: Sn²⁺. Como o Ce⁴⁺ tem o maior potencial de redução (+1,61 V), ele sofre redução e atua como o agente oxidante. O Sn²⁺ tem o menor potencial, logo sofre oxidação (passando a Sn⁴⁺) e atua como o agente redutor. O cálculo resulta em E°pilha = 1,61 − 0,15 = +1,46 V (valor positivo, confirmando a espontaneidade).
Exercício 10
Considere a pilha com reação global Sn + 2 Ag⁺ → Sn²⁺ + 2 Ag e os potenciais padrão de redução E°(Sn²⁺/Sn) = −0,14 V e E°(Ag⁺/Ag) = +0,80 V. Qual é o potencial padrão da pilha?
- a) −0,94 V
- b) +0,66 V
- c) +0,94 V
- d) +1,60 V
- e) +1,74 V
Resposta: c) +0,94 V. O estanho (Sn) atua como ânodo, pois sofre oxidação (passando de 0 para +2), e a prata (Ag⁺) atua como cátodo, pois sofre redução (passando de +1 para 0). O cálculo do potencial da pilha é: E° = E°cátodo − E°ânodo = 0,80 − (−0,14) = 0,80 + 0,14 = +0,94 V.
Gabarito Rápido
| Exercício | Alternativa | Resposta |
| 1 | d) | Passagem de elétrons, no circuito externo, do ânodo para o cátodo. |
| 2 | b) | No cátodo ocorre a semirreação de redução. |
| 3 | a) | Al → Al³⁺ + 3 e⁻ |
| 4 | c) | Do eletrodo de zinco para o eletrodo de cobre. |
| 5 | d) | A ponte salina ou membrana porosa. |
| 6 | c) | Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu |
| 7 | e) | +1,10 V |
| 8 | b) | +0,46 V |
| 9 | a) | oxidante: Ce⁴⁺; redutor: Sn²⁺. |
| 10 | c) | +0,94 V |
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