Uma célula eletroquímica é um dispositivo que utiliza reações de óxido-redução para produzir a interconversão de energia química e elétrica. Existem dois tipos de células eletroquímicas: as células galvânicas, nas quais energia química é convertida em energia elétrica, e as células eletrolíticas, nas quais energia elétrica é convertida em energia química. Considere uma célula eletroquímica baseada na seguinte reação:



O valor da variação de energia livre, ∆G⁰ e a espontaneidade da reação é:

Em um laboratório foram feitas cinco experiências para a reação do brometo de t-butila (CH₃)₃CBr com o íon hidróxido, a 55ºC. Os dados das cinco experiências foram coletados. De acordo com as experiências 1, 2 e 3, em cada uma delas a concentração de OH^– é a mesma e a concentração de (CH₃)₃CBr é variada. Quando a concentração de (CH₃)₃CBr é dobrada, a velocidade dobra e quando a concentração de (CH₃)₃CBr é triplicada, a velocidade triplica. Nas experiências 1, 4 e 5, a concentração de (CH₃)₃CBr é a mesma e a variação da concentração de OH^– não provoca nenhum efeito sobre a velocidade.

(CH₃)₃CBr + OH^– → (CH₃)₃COH + Br^–

Considerando os dados apresentados, a lei de velocidade para a reação é:

A área da química, que está preocupada com as velocidades ou grau de velocidade das reações, é chamada cinética química. A cinética química se relaciona, por exemplo, com a rapidez com que um medicamento é capaz de agir, com o fato de a formação e a depreciação do ozônio na atmosfera superior estarem em equilíbrio, bem como os problemas industriais, como o desenvolvimento de catalisadores para a síntese de novos materiais. Sobre a velocidade que as reações químicas são feitas, analise as afirmativas a seguir.

I. A velocidade de uma reação depende da concentração, mas a constante de velocidade não depende dela.
II. Quanto mais baixa for a energia de ativação, mais lenta a reação.
III. Se a velocidade de aparecimento de O_2(g), 2 O_3(g) → 3 O_2(g), é 9 x 10^–4 mol/L em determinado instante, a velocidade de desaparecimento do O_3(g) é 18 x 10^–4 mol/L.

Está correto o que se afirma em

As reações de oxirredução estão entre as reações químicas mais comuns e importantes. Elas estão envolvidas em uma grande variedade de processos importantes, incluindo a ferrugem do ferro, a fabricação e ação de alvejantes e a respiração dos animais. A transferência de elétrons que ocorre durante as reações de oxirredução pode também ser usada para produzir energia na forma de eletricidade. Em outras instâncias usamos a energia para fazer determinados processos não espontâneos ocorrerem. Sobre as reações de oxirredução, analise as afirmativas a seguir.

I. Na reação química As₂S₃ + HNO₃ + H₂O → H₃AsO₄ + H₂SO₄ + NO, o nitrogênio sofre redução.
II. Na reação Cl_2(g) + NaOH_(aq) → NaCl_(aq) + NaClO_(aq) + H₂O_(l), o cloro sofre, ao mesmo tempo, oxidação e redução, tratando-se, nesse caso, de uma reação de auto-oxirredução.
III. Na equação química MnO₄^- + Fe²⁺_(aq) + H⁺ _(aq) → Mn²⁺_(aq) + H₂O + Fe³⁺_(aq), a soma dos menores valores inteiros dos coeficientes estequiométricos é 24.

Está correto o que se afirma em

A célula eletrolítica é a célula eletroquímica na qual ocorre a eletrólise. O arranjo dos componentes das células eletrolíticas é diferente do arranjo da célula galvânica. Em geral, os dois eletrodos ficam no mesmo compartimento, só existe um tipo de eletrólito e as concentrações e pressões estão longe das condições-padrão. Em princípio, qualquer pilha (célula) pode ser convertida em célula eletrolítica aplicando-se uma tensão externa oponente superior à tensão produzida pela pilha. Sobre eletrólise, analise as afirmativas a seguir.

I. Na eletrólise do sulfato de sódio, a água é mais facilmente oxidada no ânodo do que o SO₄^- e no catodo as moléculas de água são reduzidas mais facilmente que os íons sódio.
II. Na eletrólise do cloreto de sódio fundido, pode-se obter Cl_2(g) no ânodo.
III. Na eletrólise de uma solução aquosa de NaF, o F^– será reduzido.

Está correto o que se afirma em

O ferro é, em geral, coberto com um revestimento de pintura ou outro metal, como estanho ou zinco, para proteger sua superfície contra corrosão. Cobrir a superfície com pintura ou estanho é uma maneira simples de prevenir o oxigênio e a água de atingir a superfície do ferro. Se o revestimento é quebrado e o ferro é exposto ao oxigênio e à água, a corrosão começará. O ferro galvanizado, que é o ferro revestido como uma fina camada de zinco, usa o princípio da eletroquímica para proteger o ferro da corrosão. Os potenciais-padrão de redução para o ferro e o zinco são:

Fe²⁺_(aq) + 2 e^– → Fe_(s) Eº = – 0,44 V
Zn²⁺_(aq) + 2 e^– → Zn_(s) Eº = – 0,76 V

Com base nos dados de potencial-padrão de redução das semirreações, marque V para as afirmativas verdadeiras e F para as falsas.

( ) O zinco é mais facilmente oxidado e serve como ânodo.
( ) O ferro funciona como cátodo.
( ) O potencial desta pilha é 1,2 V.
( ) O ∆Eº < 0 caracteriza o funcionamento espontâneo da pilha.

A sequência está correta em

Um catalisador é uma substância que aumenta a velocidade de uma reação química sem ser consumida durante a reação. Os catalisadores biológicos aumentam a rapidez das reações bioquímicas. Um exemplo de catalisador biológico são as enzimas: proteínas que participam de processos biológicos aumentam a rapidez das reações e não são consumidas durante o processo. A ptialina ou amilase salivar, por exemplo, é uma enzima presente na saliva que aumenta a rapidez de quebra do amido presente nos alimentos em moléculas menores. A função de um catalisador a um sistema químico em equilíbrio é aumentar:

As velocidades das reações químicas podem ser extremamente lentas ou extremamente rápidas. O estudo dos fatores que influenciam as velocidades das reações tem aplicações práticas óbvias. Além disso, esse estudo fornece informações valiosas de como as reações químicas ocorrem na realidade:



De acordo com o gráfico, analise as afirmativas a seguir.

I. Existe um intermediário B na reação A → C.
II. A reação total é exotérmica.
III. A etapa B → C é mais rápida.

Está correto o que se afirma em

A química é, por sua própria natureza, preocupada com a mudança. As reações químicas convertem substâncias com propriedades bem definidas em outros materiais com propriedades diferentes. Muitos estudos sobre reações químicas dizem respeito à formação de novas substâncias a partir de determinado conjunto de reagentes. Entretanto, é igualmente importante entender com que rapidez as reações ocorrem. As velocidades de reações se estendem sobre uma faixa enorme, a partir das que se completam em frações de segundos, como explosões, aquelas que levam milhares ou até milhões de anos, como a formação dos diamantes e outros minerais na crosta terrestre. Sobre o mecanismo de reação de duas etapas são feitas as seguintes afirmativas:



I. O intermediário NO_3(g) é produzido lentamente na etapa 1 e é imediatamente consumido na etapa 2.
II. A lei de velocidade da reação é V = K [NO₂]² .
III. A etapa 2 é muito mais rápida que a etapa 1, isto é K₂>>K ₁.

Está correto o que se afirma em

O processo de Fritz tornou-se a principal fonte mundial de nitrogênio fixado. Tal processo permitiu aos cientistas sintetizar fertilizantes que aumentaram a produção de grãos, salvando em consequência milhões de pessoas da inanição. Haber desenvolveu um processo para sintetizar amônia diretamente a partir de nitrogênio e hidrogênio. 886 K, a constante de equilíbrio para a reação N_2(g) + 3 H_2(g) ⇌ 2NH_3(g) é 0,226. Como a reação prosseguirá em direção ao equilíbrio, se as pressões parciais forem P_N2 = 0,52 atm; P_H2 = 0,27 atm; e, P_NH3 = 0,84 atm?