A Eletroquímica é um ramo da Físico-Química que estuda as reações de oxirredução. Ou seja, reações em que há transferência de elétrons para transformação de energia química em energia elétrica, e vice-versa.
Confira, a seguir, algumas questões sobre Eletroquímica que já caíram nos vestibulares e no Exame Nacional do Ensino Médio (Enem) e saiba como o assunto pode aparecer nas suas provas.
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Exame Nacional do Ensino Médio (Enem) 2022
A nanotecnologia é responsável pelo aprimoramento de diversos materiais, incluindo os que são impactados com a presença de poluentes e da umidade na atmosfera, causadores de corrosão. O processo de corrosão é espontâneo e provoca a deterioração de metais como o ferro, que, em presença de oxigênio e água, sofre oxidação, conforme ilustra a equação química:
4 Fe(s) + 2 H₂O (l) + 3 O₂ (g ) → 2 Fe₂O₃·H₂O (s)
Uma forma de garantir a durabilidade da estrutura metálica e a sua resistência à umidade consiste na deposição de filmes finos nanocerâmicos à base de zircônia (ZrO₂) e alumina (AL₂O₃) sobre a superfície do objeto que se deseja proteger.
CLEMENTE, G.A. B. F. etal. O uso de materiais híbridos ou nanocompósitos como revestimentos anticorrosivos do aço. Química Nova, n. 9, 2021 (adaptado).
Essa nanotecnologia aplicada na proteção contra a corrosão se baseia no(a)
A) proteção catódica, que utiliza um metal fortemente redutor.
B) uso de metais de sacrifício, que se oxidam no lugar do ferro.
C) passivação do ferro, que fica revestido pelo seu próprio óxido.
D) efeito de barreira, que impede o contato com o agente oxidante.
E) galvanização, que usa outros metais de menor potencial de redução.
Resolução: A alternativa D está correta. Ao cobrir a placa de ferro por outro material, o ferro fica impedido de entrar em contato com agente oxidante. Isso também é observado quando observamos fios de cobre revestidos de plástico.
Universidade Federal de Uberlândia (UFU) 2022
Uma professora de química, ao estudar o conteúdo de pilhas, propôs um experimento clássico a partir do procedimento experimental ilustrado abaixo.
Disponível em: <http://www2.fc.unesp.br/experimentosdefisica/ele02_1.jpg>. Acesso em: 20 set. 2022.
O experimento foi feito utilizando-se um limão onde foram inseridos, separadamente, duas placas: uma de zinco e outra de cobre, sem se encostarem. As placas foram ligadas a um relógio digital por um fio condutor cujas pontas estavam: uma no polo negativo e outra no polo positivo do dispositivo. Sabe-se que o potencial de redução do zinco é menor do que o potencial de redução do cobre.
Após a professora realizar esse experimento, é correto afirmar que
A) na placa de cobre chegam os elétrons, sendo ela o polo positivo da pilha. O fio, preso a essa placa, deve ser conectado no polo positivo do relógio.
B) o zinco, ao sofrer redução, tem a massa de sua placa diminuída a fim de gerar fluxo de elétrons para o relógio digital.
C) da placa de zinco saíram os elétrons, sendo ela o polo negativo da pilha. O fio, preso a essa placa, deve ser conectado no polo positivo do relógio.
D) o cobre é o cátodo da pilha e, ao final do experimento, verifica-se aumento na concentração de íons cobre no sumo do limão.
Resolução: A alternativa C está correta.
Universidade do Estado do Amazonas (UEA) 2022
O esquema apresenta uma pilha de Daniell. Cada um de seus compartimentos contém uma solução com íons do metal que é usado como eletrodo.
O potencial da pilha é calculado de acordo com a seguinte equação:
A respeito dessa pilha, afirma-se que
A) a oxidação ocorre em Q.
B) os elétrons fluem do polo positivo para o polo negativo.
C) o potencial de redução da reação que ocorre em R é maior do que o que ocorre em Q.
D) o eletrodo R é o polo negativo.
E) com seu funcionamento, a solução do cátion Rˣ⁺ torna-se mais diluída.
Resolução: A alternativa D está correta.
Universidade Estadual do Ceará (Uece) 2022
DADOS QUE PODEM SER USADOS
As baterias recarregáveis possuem a característica de prolongar muito sua vida útil, o que aumenta a relação custo-benefício. A bateria recarregável mais conhecida é a bateria de chumbo usada nos carros, que, por armazenar energia elétrica, é definida como bateria de armazenamento. Esse tipo de bateria consiste em seis células, cada uma gerando 2,0 V. para um total de 12,0 V. A reação celular geral é dada pela seguinte equação química:
Pb(s) + PbO₂(s) + 2H₂SO₄(aq) → 2PbSO₄(s) + 2H₂O(l)
Sobre essa reação, é correto afirmar que
A) o ânodo é feito de Pb, o cátodo de PbO₂ e o eletrólito é uma solução concentrada de H₂SO₄.
B) o cátodo é o PbSO₄, o ânodo é feito de Pb e o eletrólito é uma solução concentrada de H₂SO₄.
C) o ânodo é feito de Pb, o cátodo de PbO₂ e o eletrólito é o PbSO₄.
D) o cátodo é feito de Pb, o ânodo PbO₂ e o eletrólito é o PbSO₄.
Resolução: A alternativa A está correta.
Centro Universitário São Camilo 2022
A pilha de Edison é um dispositivo eletroquímico que funciona de acordo com o esquema representado na figura.
Considere as informações: Semirreação Potencial padrão de redução (Eo)
Potencial da pilha = 
Na pilha de Edison, a redução se processa sobre o eletrodo de _________ e o potencial-padrão de redução da semirreação II é __________ .
As lacunas no texto são preenchidas, respectivamente, por:
A) Ni₂O₃ ; +2,23 V.
B) Ni₂O₃ ; +0,47 V.
C) Fe; +2,23 V.
D) Fe; –0,47 V.
E) Ni₂O₃ ; –0,47 V.
Resolução: A alternativa B está correta.
Faculdade de Ciências Médicas da Santa Casa de São Paulo (FCMSCSP) 2022
Um dispositivo que converte energia química em energia elétrica e opera com alimentação contínua dos reagentes que participam das reações no ânodo e no cátodo é denominado célula a combustível. Um esquema desse dispositivo é apresentado na figura.
(S. Giddey et al. “A comprehensive review of direct carbon fuel cell technologyˮ. In: Progress in Energy and Combustion Science, 2012. Adaptado.)
Utilizando-se metanol e oxigênio do ar atmosférico na alimentação desse dispositivo, a reação global que se processa é
CH₃ OH (l) + 3/2 O₂ (g) → CO₂ (g) + 2H₂ O (l) ΔHºreação = –727kJ/mol
O reagente I. que participa da reação que ocorre no eletrodo positivo e a quantidade de elétrons envolvidos na formação de 1 mol de CO₂ são
A) O₂ e 6 mol.
B) O₂ e 2 mol.
C) CH₃ OH e 3 mol.
D) CH₃ OH e 6 mol.
E) O₂ e 3 mol.
Resolução: A alternativa A está correta. A substância que atua no sistema I. interage com o polo (+) – catodo –, ou seja, participa do processo de recebimento de elétrons. Portanto, calcula-se o nox das espécies e deve-se identificar a espécie que sofre redução.
A espécie que sofre redução de nox é o oxigênio (O₂) que saiu de zero a -2, logo, ela que interage com o catodo (+).
Perceba-se que o número de oxidação do carbono alterou de -2 a +4, logo, foram transferidos 6 elétrons por carbono. Assim, para 1 mol de CO₂ formado, foram transferidos 6 mol de elétrons.
Universidade de Taubaté (Unitau) 2022
O veículo-robô Perseverance pousou no planeta Marte em 18/02/2021, equipado com um dispositivo capaz de converter o dióxido de carbono, presente em 96% da atmosfera de Marte, em moléculas de oxigênio e monóxido de carbono, por um processo baseado em eletrólise. O dispositivo possui o tamanho equivalente a uma torradeira de pães doméstica e massa aproximada de 17 kg. A reação de eletrólise utiliza um catalisador, composto por um complexo metálico baseado no elemento químico Rutênio, com aplicação de uma diferença de potencial igual a 3,0 Volts, permitindo a oxidação da molécula de água com geração de oxigênio e quatro íons H⁺ , e redução da molécula de dióxido de carbono, com geração de monóxido de carbono e água.
A partir das informações do texto, assinale a alternativa CORRETA com as reações químicas que ocorrem no ânodo e cátodo do dispositivo que converte o dióxido de carbono em oxigênio e monóxido de carbono.
A) Ânodo (polo negativo): CO₂ -> CO + H₂O
Cátodo (polo positivo): 2 H₂O -> 4H+ + O₂
B) Ânodo (polo positivo): CO₂ -> CO + H₂O
Cátodo (polo negativo): 2 H₂O -> 4H+ + O₂
C) Ânodo (polo positivo): 2 H₂O -> 4H+ + O₂
Cátodo (polo negativo): CO₂ ->CO + H₂O
D) Cátodo (polo positivo): CO₂ -> CO + H₂O
Ânodo (polo negativo): 2 H₂O -> 4H+ + O₂
E) Cátodo (polo positivo): CO₂ -> CO + H₂O
Ânodo (polo neutro): 2 H₂O -> 4H+ + O₂
Resolução: A alternativa C está correta. Segundo o trecho do texto da questão, tem-se: permitindo a oxidação da molécula de água (H₂O) com geração de oxigênio (O₂) e quatro íons H⁺, e redução da molécula de dióxido de carbono (CO₂), com geração de monóxido de carbono (CO) e água (H₂O)”, a água sofre oxidação e o dióxido de carbono sofre redução.
Oxidação da água: 2 H₂O → O₂ + 4H⁺
Redução do gás carbônico: CO₂ → CO + H₂O
A oxidação sempre ocorre no anodo e a redução sempre ocorre no catodo.
Exame Nacional do Ensino Médio (Enem) 2021
O quadro lista alguns dispositivos eletrônicos que estão presentes no dia a dia, bem como a faixa de força eletromotriz necessária ao seu funcionamento.
Considere que uma bateria é construída pela associação em série de três pilhas de lítio-iodo, nas condições-padrão, conforme as semiequações de redução apresentadas.
Essa bateria é adequada para o funcionamento de qual dispositivo eletrônico?
A) l
B) ll
C) lll
D) lV
E) V
Resolução: A alternativa D está correta. Como o iodo possui potencial de redução maior frente ao lítio, ele reduz e o lítio oxida. Com isso, o potencial padrão da pilha é de:
𝐼2₂+ 2𝑒⁻ → 2𝐼⁻ 𝐸º = +0,54 𝑉
2𝐿𝑖 → 2𝐿𝑖⁺ + 2𝑒⁻ 𝐸º = +3,05
𝐼₂ + 2𝐿𝑖 → 2𝐼− + 2𝐿𝑖⁺ ∆𝐸 = 3,59 𝑉
Como são 3 pilhas ligadas em série, soma-se o ∆E de cada pilha:
3 PILHAS ⋅ 3,59 𝑉 = 10,77 𝑉
O único equipamento que contempla essa faixa de diferença de potencial é o carrinho de controle remoto (IV).
Universidade do Estado do Amazonas (UEA) 2021
Considere a célula galvânica representada e as semirreações com os seus valores de potenciais-padrão de redução a 25 ºC e 1 atm.
O valor da diferença de potencial dessa célula galvânica e o metal que constitui o cátodo são
A) +0,55 V e níquel.
B) –1,05 V e níquel.
C) +1,05 V e níquel.
D) +1,05 V e prata.
E) –0,55 V e prata.
Resolução: A alternativa D está correta.
Associação Catarinense das Fundações Educacionais (Acafe) 2021
O gás oxigênio pode ser utilizado no tratamento dos sintomas da Covid-19. Baseando-se nos conceitos químicos, analise as afirmações a seguir.
I. O gás oxigênio pode ser obtido pela destilação fracionada do ar.
II. O gás oxigênio é uma molécula diatômica, apolar com alta solubilidade em água.
III. O comprimento da ligação covalente, no gás oxigênio, é menor que o comprimento da ligação covalente, no gás ozônio.
IV. Gás oxigênio pode ser obtido pela eletrólise da água.
Assinale a alternativa que contém as afirmações corretas.
A) I, II, III e IV
B) I, III e IV
C) I e IV
D) II e III
Resolução: A alternativa B está correta. Analisando afirmativa por afirmativa, tem-se:
I. Certa. O gás oxigênio está presente no ar atmosférico, que é uma mistura de gases. Sendo assim, a destilação fracionada desse ar possibilita a remoção do gás oxigênio dessa mistura.
II. Errada. O oxigênio é uma molécula diatômica, apolar, mas sua solubilidade em água não é alta, apesar de ser solúvel nela.
III. Certa. No gás oxigênio, tem-se 2 átomos de oxigênio se ligando por uma ligação dupla. Já no ozônio, o oxigênio faz uma dupla com o outro átomo e faz uma ligação coordenada com o outro átomo. Sendo assim, a ligação fica menos intensa, sendo maior se comparada com a situação do gás oxigênio (O₂).
IV. Certa. A eletrólise da água tem sua reação global dada por:
2𝐻₂𝑂 → 2𝐻₂ + 𝑂₂
Pontifícia Universidade Católica de Goiás (PUC-Goiás) 2021
Leia o fragmento do texto Cientistas descobrem como produzir oxigênio da poeira lunar, de Vinicius Szafran:
Cientistas da Agência Espacial Europeia, a ESA, afirmam ter encontrado uma maneira de produzir oxigênio a partir de poeira lunar. Amostras de poeira da Lua têm entre 40% e 45% de oxigênio em peso, de acordo com a ESA. A equipe acabou de abrir uma fábrica de oxigênio em um laboratório do Centro Europeu de Pesquisa e Tecnologia Espacial, na Holanda.
Segundo os cientistas, adquirir oxigênio a partir de recursos encontrados na Lua seria extremamente útil para futuros moradores, tanto para respirar quanto para a produção local de combustível de foguete. O sistema utilizado pelos cientistas mistura regolito lunar simulado com sal de cloreto de cálcio derretido. A mistura é aquecida até 950 °C e recebe uma corrente elétrica para que libere oxigênio. Esse processo é chamado de eletrólise de sal derretido e tem outro subproduto útil: as ligas metálicas.
[…](Disponível em: https://olhardigital.com.br/ciencia-e-espaco/video/cientistas-descobrem-como-produzir-oxigenio-da-poeira-lunar/95623. Acesso em: 20 jan. 2020. Adaptado.)
Dado: Regolito lunar simulado é rico em silicatos como o dióxido de silício.
A respeito da eletrólise, leia as informações apresentadas nos itens a seguir:
I - O gás oxigênio é formado no ânodo e a liga metálica no cátodo.
II - Os eletrodos para esse tipo de eletrólise devem ser inertes, geralmente grafite ou platina.
III - Essa eletrólise não é possível em solução aquosa à temperatura ambiente, pois o dióxido de silício não é solúvel em água.
Em relação às assertivas analisadas, assinale a única alternativa em que o(s) item(ns) está(ão) correto(s):
A) I e II apenas.
B) I, II e III.
C) II apenas.
D) II e III apenas.
Resolução: A alternativa B está correta. Analisando afirmativa por afirmativa, tem-se:
I. Certa. Na eletrólise ígnea do regolito lunar, rico em dióxido de silício, tem-se as seguintes reações:
Semirreação de redução:2Si²⁺ l+4e⁻→2Si (s)
Semirreação de oxidação:2O²⁻ lO₂ (g) + 4e⁻
Reação global:2Si²⁺ (l)+2O²⁻ l→2Si (s) + O₂ (g)
Portanto, tem-se que o oxigênio é formado no ânodo e a liga metálica no cátodo.
II. Certa. Os eletrodos inertes mais usados são grafite e platina, que servem apenas para transportarem os elétrons e não participam das reações.
III. Certa. O dióxido de silício, SiO₂, é insolúvel em água, logo, não seria possível a eletrólise aquosa.
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